19.硅及其化合物-2023-2024学年高一化学人教版2019必修第二册

沐澹化学 硅及其化合物 一、硅 1.结构和物理性质 硅分为晶体和无定形体两种。晶体硅是一种具有金属光泽的灰黑色固体，从微观结构上看，晶体硅的结构和金刚石的结构形同，结构中最小的环为“椅式六元环”。晶体硅熔点高（）、硬度大、有脆性。元素在元素周期表中的位置为金属和非金属的交界处，所以晶体硅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 硅在反应中即不容易得到电子、也不容易失去电子，所以晶体硅的性质十分稳定。在特殊条件下，晶体硅能够和某些物质反应。 3.单质硅的制备 4.单质硅的用途 利用硅的半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。单质硅常用作半导体材料和合金材料。 5.易错提醒 ①非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但是可以和反应。 ②不是两性非金属，与反应是硅的特性。 ③非金属单质一般不导电，但是是半导体，有一定的导电能力。 ④的还原性大于，但是却能在高温下还原出。 ⑤与强碱反应放出氢气的单质有：。 二、二氧化硅 1.结构与存在 ①结构： 在晶体的结构中，最小的结构单元是由1个原子和4个原子相结合形成的硅氧四面体，原子位于四面体的体心，原子位于四面体的顶点。许多硅氧四面体通过共用顶点的原子形成牢固的立体网状结构。 晶体的立体网状结构，每个原子是完全属于自己所在的硅氧四面体，每个原子被两个硅氧四面体所共用，只有二分之一属于自己所在的硅氧四面体。因此，一个硅氧四面体实际上只包含1个原子和2个原子，在晶体中原子和原子的个数比为。在硅氧四面体中，原子与键的比值为，即晶体中约含有个共价键。 ②存在： 是硅最重要的化合物，广泛的存在于自然界中，天然存在的分为晶体和无定形体两类，统称为“硅石”。天然的二氧化硅晶体叫做石英，其中无色透明的晶体就是常说的水晶，具有彩色环状带或层状的称为玛瑙，沙子中含有小颗粒的石英晶体。 2.物理性质与用途 二氧化硅是原子晶体，其具有不溶于水，熔点高，硬度大等物理性质，常应用于制作耐高温的石英坩埚。纯净的二氧化硅具有优异的光学性能，常用于制作光导纤维。 3.化学性质 ①与氢氟酸反应： ②酸性氧化物的通性： ③弱氧化性： 4.和的性质比较 和处于同一主族，和都是酸性氧化物，由于其结构不同，性质差异很大。 结构 立体网状结构，不存在单个分子 单个分子 物理性质 硬度大，熔、沸点高， 常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 与水反应 不反应 与酸反应 只与氢氟酸反应： 不反应 与碱反应 (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) 与盐反应 与反应：（特殊反应） 与反应：（强酸制弱酸） 与碱性氧化物反应 与反应： 与反应： 氧化性 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 三、硅酸 1.硅酸分类 ①原硅酸与硅酸： 最简单的硅酸是原硅酸（），原硅酸以分子形式存在于水溶液中，当浓度较小时形成硅酸溶胶，随着原硅酸的浓度增大时，原硅酸分子彼此之间脱水形成硅酸（）。 “”并不是硅酸的分子式，只是表示硅酸最简组成的化学式。 硅酸在溶液中并不是一个一个的分子，而是一条一条的硅酸长链，硅酸在水中形成的分散系也不再是溶液，而是以透明、冻状的硅酸凝胶的形式沉淀出来。 ②硅胶： 将硅酸凝胶进一步干燥，硅酸长链之间可进一步相互脱水，就可以得到透明的硅酸干凝胶，俗称“硅胶”。 硅胶具有开放的多孔结构，吸附能力强，实验室中常用硅胶做催化剂的载体。 ③变色硅胶： 在硅胶中掺杂无水后即成为变色硅胶，可作为干燥剂。透明的硅胶中掺杂无水后成蓝色，吸水后蓝色的渐渐变为蓝紫色直至变为粉红色的，标志着干燥剂失效。我们可以将硅胶干燥剂置于烘箱中加热，使之脱水恢复蓝色后继续使用。 2.硅酸的性质 硅酸是唯一一种不溶于水的二元弱酸，其酸性比碳酸还弱，并且硅酸不能使紫色石蕊溶液变成红色。 3.硅酸的制备 四、硅酸盐 1.硅酸盐的结构 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。在硅酸盐中，和原子构成硅氧四面体，在中心、在四面体的4个顶点，许多这样的四面体还可以通过顶点相互链接。 2.硅酸盐性质 由于硅酸根大多数是长链或环网状的“巨型”离子，因此导致硅酸盐性质稳定，熔点较高，多数难溶于水。 我们脚下的土地就是各种各样的硅酸盐构成的。由于和在元素周期表中的位置相邻、且粒子大小相近，价的Al或多或少的会置换硅酸盐中价的而形成铝硅酸盐。为了保持电中性，常会引入其他阳离子（如，因此土壤有保肥的能力），从而大大增加了硅酸盐品种的多样性和结构的复杂性。 由于硅酸盐的复杂性，我们在表示硅酸盐的组成时，一般不用化学式而用氧化物的形式表示硅酸盐的组成。书