硅及其化合物知识点复习--修订编选.pdf
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第二部分：【基本理论】 替换 PDF 文件中的第二部分第二部分：【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一、碳、硅及化合物的关系网络 1、相互转化关系1、相互转化关系 2、硅的性质和制备：2、硅的性质和制备： 物理性质：物理性质：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 高的硬度和熔点 灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，是半导体，具有较 高的硬度和熔点 化学性质化学性质：硅的化学性质不活泼 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 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：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 2C12 SiCl4、 SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl 应用：应用：高纯硅可作 材料；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：3、二氧化硅的性质和应用： SiO2为 晶体，是一种坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高 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 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） 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 SiO2和 NaOH（ 或 Na2CO3） 在 熔 化 条 件 下 反 应 生 成 相 应 的 硅 酸 钠 ： SiO2 2NaOH ；然后，用酸与硅酸钠作用制得硅酸：Na2SiO3+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：SiO2+4HFSiF4+2H2O 光导纤维：从高纯度的 SiO2或石英玻璃熔融体中，拉出的直径约 100m 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：4、硅酸和硅胶： 硅酸：硅酸有多种形式，如 H4SiO4、H2SiO3等由于“H2SiO3”分子式最简单，习惯采用 H2SiO3作为硅 酸的代表 硅酸酸性比碳酸还弱：Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3 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：5、硅酸盐： 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 Na2SiO3 （Na2OSiO2） ；镁橄榄石 Mg2SiO4（2MgOSiO2） ；高岭石 Al2(Si2O5)(OH)4（A12O32SiO22H2O） 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 aMxOybSiO2cH2O 的方式（具体顺序是：碱性氧化物两性氧化物酸性氧化物水） 。
硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途 最简单硅酸盐是硅酸钠，其水溶液俗称水玻璃水玻璃，是一种矿物胶，可作粘合剂，防腐剂粘合剂，防腐剂 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6、无机非金属材料 传统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 硅酸盐产品硅酸盐产品水泥水泥普通玻璃普通玻璃 主要设备主要设备水泥回转窑玻璃窑 主要原料主要原料 和 、 、 反应原理反应原理复杂的物理-化学变化 Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 主要成份主要成份 硅酸三钙（3CaOSiO2） 、 硅酸二钙（2CaOSiO2） 、 铝酸三钙（3CaOAl2O3） 、 、 7、硅及其化合物的“反常”7、硅及其化合物的“反常” Si 的还原性大于 C，但 C 却能在高温下还原出 Si：SiO22CSi2CO 非金属单质跟碱液作用一般无 H2放出，但 Si 却放出 H2： Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2（类似于 Al） 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但 Si 能与 HF 作用：Si+4HFSiF4+2H2 非金属单质大多为非导体，但 Si 为半导体。
SiO2是 H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备 H2SiO3 酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2能跟 HF 作用：SiO2+4HFSiF4+2H2O 无机酸一般易溶于水，但 H2SiO3难溶于水 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 Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同 非金属氧化物的熔沸点一般较低，但 SiO2的熔沸点却较高。
