高中化学 硅的性质及方程式

硅的物理性质和化学性质

（1）物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似金刚石，具有较高的沸点和熔点，硬度也很大，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。（2）化学性质：化学性质不活泼

①常温下，除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外，与其他物质不反应

(雕刻玻璃)

②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合

(4)制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：

，将制得的粗硅，再与Cl2反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为：

。

硅：

①元素符号：Si

②原子结构示意图：

③电子式：

④周期表中位置：第三周期ⅣA族

⑤含量与存在：在地壳中的含量为26．3％，仅次于氧，在自然界中只以化合态存在

⑥同素异形体：晶体硅和无定形硅

硅及其化合物的几种反常现象:

Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si 可从平衡移动的角度理解，由于高温下生成了气态物质CO2它的放出降低了生成物的浓度，有利于应反正向进行，故可发生反应：SiO2+2C Si+2CO↑部分非金属单质能与碱溶液反应，但其中只有 Si与碱反应放出H2 常见的非金属单质与碱溶液的反应有：

Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O①

3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O②

Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③

在反应①②中，Cl2、S既作氧化剂又作还原剂：在反应③中，Si 为还原剂。

非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还会产生H2

硅酸不能由相应的酸酐与水反应制得制取硅酸的实际过程很复杂，条件不同可得到不同的产物，通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脱水得到的一系列酸。原硅酸经两步脱水变为SiO2，SiO2是硅酸的酸酐，是一种不溶于水的同体，不能直接用它制备硅酸，用SiO2制取硅酸时，可先将SiO2溶于烧碱中，再向溶液中加入足量的盐酸或通入过量的

CO2，析出的胶状物就是原硅酸，将原硅酸在空气中脱水即得硅酸，反应原理可理解为：

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓

H4SiO4==H2SiO3+H2O

非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却很高非金属氧化物一般为分子晶体，但SiO2为原子晶体。分子晶体中分子以分子问作用力相结合，而分子间作用力很弱，破坏它使晶体变为液体或气体比较容易；而在SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子相结合，形成硅氧四面体，在每个硅氧四面体结构单元中Si—O 键的键能很高，同时硅氧四面体结构单元可通过共用顶角氧原子连成立体网状结构，所以要使它熔融，必须消耗更多的能量，因此SiO2的熔沸点很高。

SiO2是酸性氧化物却能跟HF作用

SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，此反应并不是因为HF的酸性，而是因为为常温下SiF4为气态物质，有利于反应正向进行，这是SiO2的突出特性，当然也是HF 的特性。

H2CO3的酸性强于H2SiO3。但却能发生如下反应：Na2CO3+SiO2

Na2SiO3+CO2↑

强酸制备弱酸作为判断反应方向的依据，只适用于水溶液体系，

而在非水溶液的条件下不一定适用，在高温下能发生反应：

Na2CO3+SiO2Na2SiO3+ CO2↑的原因是H2SiO3难挥发，H2CO3易挥

发，这符合高沸点物质制低沸点物质的反应规律，与此反应类似的还有：

2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑

NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑

上述两反应并不是由于H2SO4的强酸性，而是由于H2SO4为高沸点酸，HCl、HNO3为低沸点酸。

碳族元素中碳和硅的一些特殊规律:

1.金刚石和晶体硅都是原子晶体，但金刚石不导电，晶体硅能导电．且金刚石的熔点(大于3550℃)比硅的熔点(1410℃)高；石墨是过渡型晶体或混合型晶体，也能导电。

2.碳和硅都能跟O2反应生成氧化物，碳的两种氧化物CO和CO2在常温下是气体，而硅的氧化物SiO2 在常温下是固体。

3.碳跟碱溶液不反应，而硅跟碱溶液能反应。

Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑

4．碳在高温时能跟水蒸气反应，而硅不能。

C+H2O(g)CO+H2

5．碳跟氢氟酸不反应，而硅能跟氢氟酸反应。

Si+4HF==SiF4↑+2H2↑

6．碳能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化生成二氧化碳，但硅不能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化。

C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O

C+4HNO3(浓)4NO2↑+2H2O+CO2↑

7．碳和硅都具有还原性，且硅的还原性比碳强，但在高温时碳能把硅从SiO2中还原出来。

2C+SiO2Si+2CO↑

8．碳的氯化物都不能自燃，而SiH4能自燃。

SiH4+2O2==SiO2+2H2O

9．通常情况下，周态CO、CO2都是分子晶体，熔、沸点都很低；而SiO2是原子晶体，熔、沸点较高。

10．CO2溶于水且能跟水反应生成碳酸，SiO2却不能.

11．CO2跟氢氟酸不反应，而SiO2能跟氢氟酸反应.

SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O

12．CO2跟碱溶液反嘘生成正盐或酸式盐，而SiO2 跟碱溶液反应只生成正盐。

CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O

CO2+NaOH==NaHCO3

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

13．在溶液中Na2SiO3可转变为Na2CO3，而在高温条件下Na2CO3又可转变为Na2SiO3。

Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓

Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑

硅的用途：

高纯硅可作半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制造太阳能电池。硅的合金用途也很广，如含硅4%