硅及其化合物知识点复习

第二部分：【基本理论】替换PDF文件中的第二部分

一、碳、硅及化合物的关系网络

1、相互转化关系

2、硅的性质和制备：

物理性质：①硅在自然界中只有态，没有态。其含量在地壳中居第位，是构成矿

物和岩石的主要成分。②晶体硅为原子晶体。灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，是半导体，具有较

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高的硬度和熔点。

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化学性质：硅的化学性质不活泼。

①常温下，只能与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应：

Si + 2F2 ＝SiF4 、Si + 4HF ＝SiF4 + 2H2↑、Si + 2NaOH + H2O ＝。

②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合：Si ＋O2 SiO2

制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：SiO2 ＋2C。

将制得的粗硅，再与C12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：Si 十2C12SiCl4、SiCl4 + 2H2Si + 4HCl

应用：①高纯硅可作材料；②晶体硅还可做光电转换材料及制作生物工程芯片。

3、二氧化硅的性质和应用：

①SiO2为晶体，是一种坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。

②二氧化硅的化学性质很稳定，不能跟酸（氢氟酸除外）发生反应。

③二氧化硅是一种酸性氧化物，所以能跟碱性氧化物或强碱反应。

SiO2 + CaO CaSiO3 、SiO2 + 2NaOH ＝Na2SiO3 + H2O（碱溶液不能在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中）

④二氧化硅是一种特殊的酸性氧化物。

a ．酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸，但二氧化硅却不能直接跟水化合，它的对应水化物(硅酸)只能用相应的可溶性硅酸盐跟盐酸作用制得。

首先，让SiO 2和NaOH （或Na 2CO 3）在熔化条件下反应生成相应的硅酸钠：SiO 2＋2NaOH

；然后，用酸与硅酸钠作用制得硅酸：Na 2SiO 3+2HCl === 。

b ．酸性氧化物一般不跟酸作用，但二氧化硅却能跟氢氟酸起反应：SiO 2+4HF ＝SiF 4+2H 2O

④光导纤维：从高纯度的SiO 2或石英玻璃熔融体中，拉出的直径约100μm 的细丝，称为石英玻璃纤维，这种纤维称为光导纤维。光纤通信是一种新技术，它将光信号在光导纤维中进行全反射传播，达到两地通信的目的。光纤通信优点：信息传输量大，原料来源广；质量轻，每千米27克；抗电磁干扰，保密性好。

4、硅酸和硅胶：

①硅酸：硅酸有多种形式，如H 4SiO 4、H 2SiO 3等。由于“H 2SiO 3”分子式最简单，习惯采用H 2SiO 3作为硅酸的代表。

②硅酸酸性比碳酸还弱：Na 2SiO 3+CO 2+H 2O ＝H 2SiO 3↓+Na 2CO 3

③硅胶：刚制得的硅酸是单个小分子，能溶于水，在存放过程中，它会逐渐失水聚合，形成各种多硅酸，接着就形成不溶于水，但又暂不从水中沉淀出来的“硅溶胶”。如果向硅溶胶中加入电解质，则它会失水转为“硅凝胶”。把硅凝胶烘干可得到“硅胶”。烘干的硅胶是一种多孔性物质，具有良好的吸水性。而且吸水后还能烘干重复使用，所以在实验室中常把硅胶作为作为干燥剂。

5、硅酸盐：

①硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，其结构复杂，组成可用氧化物的形式表示。例如：硅酸钠Na 2SiO 3（Na 2O ·SiO 2）；镁橄榄石Mg 2SiO 4（2MgO ·SiO 2）；高岭石Al 2(Si 2O 5)(OH)4（A12O 3·2SiO 2·2H 2O ） 注：复杂硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成的复杂化合物，因此可以改写为aMxOy·bSiO 2·cH 2O 的方式（具体顺序是：碱性氧化物·两性氧化物·酸性氧化物·水）。 ②硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。

③最简单硅酸盐是硅酸钠，其水溶液俗称水玻璃．．．，是一种矿物胶，可作粘合剂，防腐剂．．．．．．．

。 ④云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。人造硅酸盐：主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。

6、无机非金属材料

传统无机非金属材料——水泥和玻璃的生产方法

硅酸盐产品水泥普通玻璃

主要设备水泥回转窑玻璃窑

主要原料和、、

反应原理复杂的物理-化学变化Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑

主要成份硅酸三钙（3CaO·SiO2）、

硅酸二钙（2CaO·SiO2）、

铝酸三钙（3CaO·Al2O3）

、、

7、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↑（类似于Al）

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。

⑩非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却较高。

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