专题11 硅及其化合物（精讲）-2023年高考化学二轮复习精讲+精练

专题11 硅及其化合物 【高频考点解读】 1.根据碳、硅的结构，预测在一定条件下碳、硅及其化合物可能发生的化学变化。 2.关注与碳、硅有关的热点问题（如光导纤维、硅电池、半导体材料），形成可持续发展的意识；知道碳、硅及其化合物对社会发展的重大贡献。 【热点解读】 热点一、硅单质 1．存在 硅单质主要有晶体和无定形两大类。 2．物理性质 带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性。 3．化学性质 常温下与F2、HF、NaOH反应；加热时能与H2化合生成不稳定的氢化物SiH4，加热时还能与Cl2、O2化合分别生成SiCl4、SiO2。涉及的化学方程式如下： ①与非金属单质反应 ②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑。 ③与NaOH溶液反应： Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。 (4)制备方法 ①制取粗硅：工业上，用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 ②粗硅提纯：Si＋2Cl2SiCl4，SiCl4＋2H2Si＋4HCl。 【特别提醒】①用焦炭还原SiO2，产物是CO而不是CO2。 ②粗硅中含碳等杂质，与Cl2反应生成的SiCl4中含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度硅。 (5)主要用途 ①良好的半导体材料；②太阳能电池；③计算机芯片。 热点二、二氧化硅 1．存在 自然界中，碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素仅有化合态，主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。天然SiO2有晶体和无定形两种，统称硅石。 2．结构 SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元为硅氧四面体(如下图甲所示)，硅氧四面体通过氧原子相互连接为空间的网状结构(如下图乙所示)。每个硅原子与4个氧原子相连，而每个氧原子与2个硅原子相连，故SiO2晶体中Si和O的比例为1∶2。 3．二氧化硅的性质及用途 物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 化学性质 与水反应 不反应 与酸反应 只与氢氟酸反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 与碱反应 如与NaOH反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) 与盐反应 如与Na2CO3反应： SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑ 与碱性氧 化物反应 如与CaO反应：CaO＋SiO2CaSiO3 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 【特别提醒】 ①SiO2是H2SiO3的酸酐，但SiO2不与水反应，不能用SiO2直接与水作用制备H2SiO3。 ②氢氟酸能与SiO2反应，故氢氟酸不能盛放在玻璃瓶中，而应存放在塑料瓶中。 热点三、硅酸、硅酸盐 1．硅酸 (1)物理性质 硅酸的溶解度小，新制备的硅酸为透明、胶冻状，干燥硅胶多孔，吸水性和吸附性强。 (2)化学性质 ①弱酸性：酸性比碳酸弱，与NaOH溶液反应的化学方程式为H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O。 ②不稳定性：受热易分解，反应的化学方程式为 H2SiO3SiO2＋H2O。 (3)制备：通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得，如Na2SiO3溶液与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3(胶体)。 (4)用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。 2．硅酸盐 ①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。 ②与酸性较硅酸强的酸反应： a．与盐酸反应的化学方程式： Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓。 b．与CO2水溶液反应的化学方程式： Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓。 ③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。 (3)硅酸盐组成的表示 通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成。如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2，石棉(CaMg3Si4O12)可表示为CaO·3MgO·4SiO2。 推背图①Na2SiO3的水溶液是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂等的原料；Na2SiO3易与空气中的CO2、H2O反应，要密封保存。 ②可溶性碳酸盐、硅酸盐的水溶液呈碱性，保存该溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，应用橡胶塞。 【2023高考押题】 1．（2023春·江西上饶联考）下列关于玻璃的叙述中，错误的是 A．玻璃上的精美刻花，是工艺师用氢氟酸刻蚀形成的 B．金属氧化物的加入可以使玻璃呈现不同的颜色 C．玻璃是人类最早使用的硅酸盐材料 D．玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英 2．（2023春·江苏南京联考）2022年11月29日，神舟十五号载人飞船成功发射，我国6名航天员首次实现太空会师。下列