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高三一轮复习—硅及其化合物
硅 及 其 化 合 物 年 月 日
硅元素在地壳中的含量排第二，在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅，常见的是二氧化硅、硅酸盐等。
硅的原子结构示意图为 ，硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族，硅原子最外层有4个电子，既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。
1、单质硅（Si）：
（1）物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大。
（2）化学性质：
①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。
Si＋2F2＝SiF4 Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑
②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。
Si＋O2SiO2 Si＋2Cl2SiCl4
（3）用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。
（4）硅的制备：工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。
SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑ Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4 SiCl4＋2H2＝Si(纯)＋4HCl
2、二氧化硅（SiO2）：
（1）SiO2的空间结构：立体网状结构，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：
①与强碱反应：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。
②与氢氟酸反应[SiO2的特性]：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。
③高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3
（4）用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。
3、硅酸（H2SiO3）：
（1）物理性质：不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸附水分能力强。
（2）化学性质：H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，其酸酐为SiO2，但SiO2不溶于水，故不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸盐与酸反应制取：（强酸制弱酸原理）
Na2SiO3＋2HCl＝2NaCl＋H2SiO3↓
Na2SiO3＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋Na2CO3（此方程式证明酸性：H2SiO3＜H2CO3）
（3）用途：硅胶作干燥剂、催化剂的载体。
4、硅酸盐
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，Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质：
Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓（有白色沉淀生成）
传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥。
硅酸盐由于组成比较复杂，常用氧化物的形式表示：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。
硅酸钠：Na2SiO3 Na2O·SiO2 硅酸钙：CaSiO3 CaO·SiO2
高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O
正长石：KAlSiO3不能写成 K2O· Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2
5、硅酸盐工业
1）.水泥
生产水泥的主要原料：黏土、石灰石
生产水泥的设备：水泥回转窑
加入石膏的作用：调节水泥的硬化速度
普通水泥的主要成分：硅酸三钙（3 CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3 CaO·Al2O3）。
2).玻璃
生产普通玻璃的主要原料：纯碱、石灰石、石英
生产设备：玻璃熔炉
生产条件：高温熔融
形成玻璃的过程中的主要化学变化：
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑
普通玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2
种类：普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃、铅玻璃等。
3).陶瓷
制造陶瓷的主要原料：黏土
陶瓷的优点：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等。

扩展：规律总结

[练习]1.下列说法正确的是（ ）
A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品 B.水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2
C.SiO2很稳定，与所有的酸都不反应 D.将石棉（CaMg3Si4O12）化学式改写成氧化物的形式：3(MgO·CaO)·4SiO2
2.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是（ ）
A.熔点很高 B.与水反应生成对应的酸 C.可与烧碱反应生成盐 D.坚硬
3.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（ ）
A.纯碱溶液 B.盐酸 C.硫酸 D.苛性钠溶液
4.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（ ）
A.CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水 B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀
5.下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是（ ）
A.HF溶液 B.KOH溶液 C.盐酸 D.水玻璃
6.能将Na2SiO3、CaCO3、SiO2三种白色粉末鉴别开来的试剂是（ ）
A.NaOH溶液 B.水 C.氢氟酸 D.稀盐酸
7.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（ ）
A.CO2→H2CO3 B.SiO2→Na2SiO3 C.Na2O→Na2CO3 D.SiO2→H2SiO3
第四章 第1讲　无机非金属材料的主角——硅
1．碳、硅单质的化学性质
碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。
与O2反应
高温
与强氧化
性酸反应
浓H2SO4：　　　　　　　　　　　　
浓HNO3：C＋4HNO3(浓)
=====CO2↑＋4NO2↑＋2H2O)
O2(足量)：　　　　　　　　　
O2(不足)：　　　　　　　　　

与氧化
物反应
CuO：　　　　　　　　　　(冶炼金属)
SiO2：　　　　　　　　　　(制取粗硅)

(1)碳

H2O：C＋H2O(g)=====CO＋H2(制取水煤气)

△

(2)Si
2．二氧化碳和二氧化硅的比较

物质
二氧化硅
二氧化碳
结构
__________结构，不存在单个分子
存在单个CO2分子
主要物理性质
硬度____，熔、沸点____，常温下为____体，不溶于水
熔、沸点____，常温下为气体，微溶于水
化学性质
①与水反应
不反应

②与酸反应
只与氢氟酸反应：______________
不反应
③与碱(NaOH) 液反应
______________(盛碱液的试剂瓶用____塞)

④与盐反应
如与Na2CO3反应：__________
______                                         
如与Na2SiO3反应：__________________或Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(足量)===H2SiO3↓＋2NaHCO3
⑤与碱性氧化物反应
如与CaO反应：_____________
如与Na2O反应：________________
用途
光导纤维、光学仪器、电子部件
制饮料、制碳酸盐

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