硅及其化合物

硅及其化合物

TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】

硅及其化合物1、硅

硅(Si)

物理性质灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，是半导体，具有较高的硬度和熔点。

化学

性质与氟气反应Si+2F2＝SiF4

与氢氟酸反

应

Si + 4HF = SiF4↑+ 2H2↑

与强碱溶液

反应

Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑与氧气反应Si + O2 SiO2

粗硅工业制取SiO2 + 2C 高温Si + 2CO↑

存在硅元素在地壳中的含量排第二，仅次于氧，是构成矿物和岩石的主要成分。硅在地壳中全部以化合态形式存在，没有游离态的硅。

用途太阳能电池、计算机芯片以及良好的半导体材料等。

2、二氧化硅

二氧化硅（SiO2）

空间结构SiO2直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。一个硅连接四个

氧原子，一个氧连接两个硅原子，硅、氧原子个数比为2:1.

物理性质坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。纯净的晶体俗称水晶

化学性质与碱性氧化物

反应

SiO2+ CO2高温 CaSiO3

与强碱溶液反

应

SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O(碱溶液不能在使用磨口玻璃塞

的试剂瓶中)

与碳酸盐反应SiO2 + Na2CO3

高温 Na

2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3

高温

CaSiO3 + CO2↑

与氢氟酸反应SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；

氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）

存在石英、水晶、玛瑙、硅石、沙子

用途光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。

3、硅酸

硅酸(H2SiO3)

物理性质不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸附水分能力强。

化学性质与强碱溶液

反应

H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 +2H2O

加热H

2SiO3 H2O + SiO2

实验室制取原理H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，但SiO2不溶于水，故不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸盐与酸反应制取：

（强酸制弱酸原理）Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3（此

方程式证明酸性：H2SiO3＜H2CO3）

Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓+ 2NaCl

用途硅胶作干燥剂、催化剂的载体。

4、硅酸盐

硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质：与空气中的CO2反应。

传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥。

硅酸盐由于组成比较复杂，常用氧化物的形式表示：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。

如：滑石Mg3(Si4O10)(OH)2可表示为3MgO·4SiO2·H2O

5、三大传统无机非金属材料

水泥玻璃陶瓷

原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英（过量）黏土

设备水泥回转窑玻璃窑---------------------------------

原理复杂的物理化学变化SiO2 + Na2CO3高温 Na2SiO3 +

CO2↑

SiO2+ CaCO3 高温 CaSiO3 +

CO2↑

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成分硅酸二钙2CaO·SiO2

硅酸三钙3CaO·SiO2

铝酸二钙3CaO·Al2O3

Na2SiO3 CaSiO3 SiO2

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特点水硬性无固定熔点、沸点---------------------------------

6、硅及其化合物的“反常”

①Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2C Si＋2CO↑

②非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si却放出H2：Si+2NaOH+H2O＝

Na2SiO3+2H2↑

③非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si+4HF＝

SiF4+2H2↑

④非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。

⑤SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。

⑥酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2+4HF＝SiF4+2H2O

⑦无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。

⑧因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通人CO2能发生下列反应：Na2SiO3+CO2+H2O＝H2SiO3↓+Na2CO3，但在高温下

SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑也能发生。

⑨Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同，硅酸钠水溶液(即水玻璃)称泡花碱，但它却是盐的溶液，并不是碱溶液

【典型例题】

1、只用一种试剂可以鉴别下列溶液：Na2CO3、Na2SiO3、Na2SO4，这种试剂是 ( )

A. BaCl2

B. NaOH

C. 酚酞溶液

D. 盐酸

2、下列除杂质(括号中物质为杂质)所用试剂或方法不正确的是()

A. CO2(CO)：O2

B. MgO(Al2O3)：NaOH溶液

C. NaHCO3溶液(Na2CO3)：过量的CO2

D. CO2(HCl)：饱和NaHCO3