知识点三 硅及其化合物-2022-2023学年高一化学下学期期末核心知识点复习（人教版2019必修第二册）

无锡市匡园双语学校高一化学 知识点三 硅及其化合物 硅单质 存在 地壳中的含量位居第二位，只存在化合态的硅(主要以_______________和______________的形式)，无游离态 物理性质 灰黑色、金属光泽、熔沸点高、硬度大、半导体 化学性质 常温 Si＋2F2＝SiF4 Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ 高温 Si＋O2SiO2 Si＋2Cl2SiCl4 Si＋CSiC Si＋2H2SiH4 高纯硅制备 生产流程一：二氧化硅粗硅纯SiCl4高纯硅。反应式如下： ①粗硅：SiO2＋2C2Si(粗硅)＋2CO↑ ②高纯硅：Si＋2Cl2SiCl4 SiCl4＋2H2Si＋4HCl 生产流程二：二氧化硅粗硅纯SiCl4高纯硅。反应式如下：300℃ ①粗硅：SiO2＋2C2Si(粗硅)＋2CO↑ ②高纯硅：Si＋3HClSiHCl3＋H2 SiHCl3＋H2Si＋3HCl 用途 半导体材料，用于集成电路、晶体管的制造；制太阳能电池的材料 1．不要混淆二氧化硅和硅的用途：用于制作光导纤维的是SiO2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。 2．硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑。 3．非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑。 4．一般情况下，活泼金属与酸发生置换反应生成氢气，非金属单质与非氧化性酸不反应，但硅例外：Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑。 5．硅与烧碱溶液反应的实质和铝与烧碱溶液反应的实质相似，其中的氧化剂都是水。 5．硅具有“亲氟”性：Si＋2F2＝SiF4，Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑，SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O。 二氧化硅 硅酸 1．二氧化硅 存在 普通的沙(细小的石英晶体)、水晶(纯石英，无色透明晶体) 物理性质 无色透明晶体，高熔点，高硬度，不溶于水 结构 1个Si原子结合4个O原子，同时1个O原子结合2个Si原子。最小的环上有12个原子：6个O原子、6个Si原子。实际上，二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成的立体的正四面体空间网状结构，这种结构很稳定，要破坏此结构需很大的能量，因此SiO2具有较高的熔、沸点及较高的硬度。 虽然1个Si原子结合4个O原子，由于1个O原子结合2个Si原子，所以1个Si原子实际上分享到的O原子个数为4×＝2，即在二氧化硅晶体Si与O的个数比为1∶2，通常所用的“SiO2”表示的是化学式，而不是分子式。 化学性质 酸性氧化物 水 不反应 碱性氧化物 CaO＋SiO2CaSiO3 碱 2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2O（实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞） 某些盐 CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ 弱氧化性 SiO2＋2C Si＋2CO↑ SiO2＋3C SiC＋2CO↑ SiO2＋Mg2MgO＋Si 特殊性 SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O（氢氟酸不能保存于玻璃瓶中，常保存于塑料瓶中） 用途 ①制造光导纤维；②制光学镜片；③制石英坩埚；④制石英玻璃 2．硅酸 溶解性 难溶于水 弱酸性 与强碱反应：H2SiO3＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O 酸性小于碳酸：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋Na2CO3 不稳定性 H2SiO3SiO2＋H2O 用途 制作硅胶，用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。 1．水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是CaCO3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al2O3。 2．一般情况下，酸性氧化物不与酸反应，但SiO2能与氢氟酸反应：SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O。 3．SiO2是熔点最高的非金属氧化物，H2SiO3是常温下呈固态的酸。 4．硅酸钠叫泡花碱，但它是盐，水溶液俗称水玻璃，但它和玻璃的成分并不完全相同。 无机非金属材料 1．硅酸盐工业 主要原料 主要设备 主要反应 主要成分 特性 水泥 石灰石 黏土 水泥回转窑 复杂的物理变化与化学反应 3CaO·SiO2 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 水硬性 玻璃 石灰石、纯碱、石英 玻璃熔炉 CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑ Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑ CaSiO3、Na2SiO3、SiO2 无 固定熔点 陶瓷 黏土 陶瓷窑 —— Al2O3·2SiO2·2H2O