无机非金属材料的主角——硅要点讲解

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1、无机非金属材料的主角——硅要点讲解学点博览   1．二氧化硅（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

2、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，氢氟酸能刻蚀玻璃；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。   2．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

3、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。   3．硅酸盐   （1）硅酸钠：水溶液俗称水玻璃，可做肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。   （2）粘土：化学成分主要是：Al2Si2O5(OH)4，土壤胶体一般带负电荷，具有保肥能力。   （3）水泥：硅酸三钙：3CaO·SiO2；硅酸

4、二钙：2CaO·SiO2；铝酸三钙：3CaO·Al2O3；玻璃：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。   （4）氧化物表示形式：   硅酸钠：Na2O·SiO2   石棉：3MgO·CaO·4SiO2   长石：K2O·Al2O3·6SiO2   普通玻璃：CaO·Na2O·6SiO2   黏土：Al2O3·2SiO2·2H2O   （5）新型陶瓷：结构陶瓷、超导陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、生物陶瓷。   4．硅单质   (1)物理性质：熔、沸点高，硬度大，半导体。   （2）化学性质：   ①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、H

5、F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＋2CSi(粗)＋2CO↑   Si(粗)＋2Cl2SiCl4   SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl   典例讲解   [例

6、1]下列说法不正确的是                                         （   ）   A．SiO2与水反应可制取硅酸             B．CO2通入水玻璃可以得到硅酸沉淀   C．SiO2是一种空间立体网状结构的晶体   D．氢氟酸能够刻蚀玻璃   [解析]本题主要考查硅的化合物的有关性质和结构等。SiO2是酸性氧化物，但它不溶于水，不能直接与水反应制取硅酸，故A选项不正确；硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得的，B选项发生的反应为：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋Na2C

7、O3；C选项有关SiO2结构的描述是正确的；D选项发生的反应为：4HF＋SiO2＝SiF4↑＋2H2O。   [答案]A   [例2]把26g含有SiO2和CaCO3固体在高温下加热至质量不再改变，冷却后称重为17.2g。  （1）写出有关的化学反应方程式  （2）求生成CO2的体积（标况）  （3）求原混合物中所含SiO2的质量。   [解析]（1）SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑         CaCO3CaO+CO2↑  从上述反应也可比较出两种盐的热稳定性：CaSiO3＞CaCO3  在此高温条件下，CaCO3不

8、会过剩，故前后固体质量减少值即为CO2质量。   m(CO2)=26g－17.2g=8.8g   n(CO2)=0.2mol，V(CO2)=4.48L   CaCO3 ～ CO2   100g       1mol   20g