2019高考化学一轮复习元素化合物专题8硅及其化合物.doc
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1、【 精品教育资源文库 】 硅 及其化合物 【考向分析】 硅及其化合物在 高考的考点一是以新材料、新技术为背景考查 C、 Si 及其重要化合物的性质及应用;二是以硅、硅酸的制备为载体,考查实验探究能力 , Si 和 SiO2在现代科技中的用途常已成为高考选择题考查的热点。 【要点讲解】 要点 1. 硅和二氧化硅 1 硅 ( 1)自然界存在形式:硅在地壳中的含量仅次于氧,全部以化合态存在。主要单质有:晶体硅和无定性硅两大类。 ( 2) 物理性质: 晶体硅为原子晶体,灰黑色、有金属光泽、硬度大而脆、熔沸点高。导电性介于导体和绝缘体之间,是常用的半导体材料。 ( 3) 化学性质:常温下化学性质不活泼
2、,只能跟 F2、 HF和 NaOH溶液反应 , 在高温条件下,单质硅能与 O2和 Cl2等非金属单质反应 。 条件 化学反应 化学方程式 常温 跟 F2反应 Si 2F2 SiF4 跟 HF反应 Si 4HF SiF4 2H2 跟 NaOH 溶液反应 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 高温 跟 O2反应 Si O2 高温 SiO2 跟 Cl2反应 Si 2Cl2 高温 SiCl4 ( 4) 用途:太阳能电池、计算机芯片 、 半导体材料 、 制作特种钢及合金 等。 ( 5) 制备: 自然界中无游离 态的硅, 工业上,用 C在高温下还原 SiO2可制得粗硅 ,有关反应的化学方程式:
3、 SiO2 2C 高温 Si(粗 ) 2CO, Si(粗 ) 2Cl2 高温 SiCl4, SiCl42H2 高温 Si(纯 ) 4HCl 温馨提示: 硅主要用于半导体材料(如集成电路的芯片),另外还用于制作特种纲及合金。 非金属单质一般为非导体(如硫),但 Si 却为半导体。 C、 Si 同属 IVA 族,还原性是【 精品教育资源文库 】 Si 大于 C,而 C 却能将 Si 从 SiO2中还原出来(条件是高温),原因是产物 CO 气体迅速从反应体系中逸出。 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用,而 Si却能与 HF发 生反应。 2 二氧化硅( SiO2) ( 1) SiO2的空间结构: Si
4、O2晶体是立体网状结构。在 SiO2晶体里,每个 Si 周围结合四个 O,同时每个 O与两个 Si 相结合,在 SiO2晶体中原子个数比为 1 2,因此用“ SiO2”这个式子表示二氧化硅晶体的组成。 SiO2直接 由原子构成不存在单个 SiO2分子 。 ( 2) 物理性质:熔点 高 ,硬度 大 , 不溶于 水。 ( 3) 化学性质: SiO2常温下化学性质很不活泼,不与水、酸反应(氢氟酸除外),能与强碱溶液、氢氟酸反应,高温条件下可以与碱性氧化物反应 。 化学反应 化学方程式 相关应用 与 强碱反应 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 能与强碱溶液生成的硅酸钠具有粘性,所
5、以 不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放 碱性溶液 ,避免 Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住,打不开, 碱性溶液 存放应用橡皮塞 与氢氟酸反应 SiO2 4HF SiF4 +2H2O 利用此反应,氢氟酸能刻蚀玻璃;氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放,应用塑料瓶 与碱性氧化物反应 SiO2 CaO 高温 CaSiO 与某些盐类反应 SiO2+CaCO3 高温 CaSiO3+CO2 SiO2+Na2CO3 高温 Na2SiO3+CO2 之所以能够 如此反应,原因是高温条件下,产物 CO2容易从反应体系中逃逸,使反应向正方面进行 ( 4) 用途: 石英可用于制作石英表和石英玻璃;石英砂常用作制薄玻璃和建筑材料;水晶
6、常用来制造电子部件、光学仪器、工艺品和眼镜片等;玛瑙用于制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品; SiO2被用于制造高性能的现代通讯材料 光导纤维。 【 精品教育资源文库 】 温馨提示:二氧化碳和二氧化硅的比较 要点 2. 硅酸与硅酸盐 1 硅酸 ( 1) 物理性质: 硅酸 是 不溶于水的白色胶状物,能形成硅胶,硅胶吸附水分能力强。 ( 2) 化学性质: H2SiO3是一种弱酸,酸性比碳酸弱 ,其酸酐为 SiO2, 不能直接由 SiO2溶于水制得,而用可溶性硅酸盐与酸反应制取: Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 或 Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 Na2CO3(此
7、方程式证明酸性: H2SiO3 H2CO3) ( 3) 用途:硅胶作干燥剂、催化剂的载体。 2硅酸盐 : 硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。 硅酸盐种类很多,大多数难溶于水,最常见的可溶性硅酸盐是 Na2SiO3。 ( 1) 硅酸钠 溶于水,其水溶液俗称“水玻璃”,是一种矿物胶。盛水玻璃的试剂瓶要使用橡胶塞。能与酸性较 强的酸反应: Na2SiO3 + 2HCl H2SiO3 (白 )+ 2NaCl; Na2SiO3 + CO2 + H2O H2SiO3 + Na2CO3。 ( 2)硅酸盐材料是传统的无机非金属材料,玻璃、水泥、各种陶瓷等都是以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制
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