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时间：2019-11-13
《2019-2020年高一化学硅和二氧化硅》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2019-2020年高一化学硅和二氧化硅一、硅1．物理性质①灰黑色、硬而脆、有金属光泽②结构：与金刚石晶体结构相似，硬度大、熔沸点高注：Si有无定形（灰黑）；晶形（银灰）2．化学性质――不活泼以还原性为主①稳定：常温下仅与F2、HF（酸）、OH－反应②碳、硅化学性质对比ΔⅠ加热下，与非金属反应Δ与O2：C+O2CO2Si+O2SiO2（放出大量热）Δ与Cl2：C+Cl2=不反应Si+2Cl2SiCl4高温与H2：C+H2=不反应Si+2H2SiH4稳定性：SiH42、i在浓含氧酸中被钝化――无反应进行Δb．与HF酸C+HF=不反应Si+4HFSiF4↑+2H2↑Ⅲ与强碱反应Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑猛烈C+NaOH=不反应高温3．硅的工业制法SiO2+2CSi+2CO↑思考：该反应中，氧化剂、还原剂是什么？碳置换硅跟“碳的非金属性比硅强”是否矛盾？4．硅的提纯、用途电子计算机已经历电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路四代，而集成电路离不开超纯Si。1945年，世界上第一台计算机“爱尼卡”在美国宾夕法尼亚大学诞生，重30吨，占地170m2。半导体Si使计算机实现了超小型化，一般的半导体3、器件Si的纯度要求达到六个9，即杂质含量不超过100万分之一；大规模集成电路则要求Si纯度达到十二个9，杂质含量不超过10000亿分之一，即10000亿个原子中，仅含一个杂质原子。现代提纯基本流程：SiO2SiSiCl4、SiHCl3液体――精馏还原SiCl4+2H2=Si+4HCl↑――再“区域熔炼法”反复提纯。（原理：物质从熔态凝结成固态时，最初凝结出的最纯。）H2Cl2C二、二氧化硅1．物理性质晶态：存在于石英矿石中，纯SiO2无色晶体。天然无定形：硅藻土，表面积很大，吸附能力强，作吸附剂或催化剂载体。大而透明的棱柱状石英称水晶，紫水晶、玛瑙4、都是含有杂质的有色晶体。1g活性碳总面积可达1000m2。大部分坚硬的岩石是由硅的含氧化合物构成的，如：花岗岩凭肉眼就可以分辨它含有三种成分，一种象玻璃闪闪发亮的白色石英；一种灰白色或淡红色的长条形颗粒――长石；还有白色或黑色小鳞片――云母。SiO2的存在形式不下二白多种，玛瑙、水晶都是，从地面往下16公里几乎有65％为SiO2的矿石。石英SiO2是光纤通信的重要原料，光导纤维由芯层和包覆层组成，芯层就是由透光性能好、折射率高的石英玻璃制成的光学玻璃丝。光纤通信有很多优点，其中一点就是原料廉价，基本材料石英矿遍地皆有，几克石英就可制造出1公里长的光5、导纤维。SiO2还可以制手表镜面、眼睛片。法国科学家皮埃尔•居里发现水晶在受压时能产生一定的电场，这种现象称作“压电效应”。后来这种“压电效应”被应用在电子工业上。石英薄片在高频率电场作用下，能作间歇性的伸长和收缩又引起周围介质产生类似声波。由于水晶或石英具有这种性质，因此被广泛应用在钟表工业和超声技术上。思考：CO2、SiO2常温下，物理性质上存在着巨大差别？（如状态、硬度、熔沸点，这说明两者在结构上必然存在差别）2．SiO2晶体结构①无SiO2分子，Si∶O＝1∶2②以Si－O键形成立体网状结构问题：已知键能C＝O190kc/mol，Si－O86、8kc/mol，CO2分子中C＝O键能大于SiO2中Si－O键能，为什么SiO2的熔点反倒比CO2高很多？关键：分清熔化需克服的作用力。③CO2、SiO2结构比较CO2（干冰）SiO2（水晶）结构微粒CO2分子Si、O原子（1∶2）结合力分子间作用力共价键3．SiO2的化学性质――不溶于水的稳定酸性氧化物①酸性氧化物通性高温A与H2O：SiO2＋H2O＝不反应B与碱性氧化物：SiO2+CaOCaSiO3C与强碱：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+2OH－=SO32－+H2O问题：1．盛碱溶液试剂瓶不用玻璃塞的原因？2．SiO2不7、溶于水，如何由SiO2来制H2SiO3？②特性A不与H2O反应B除F2、HF外，不与其他卤素、酸作用SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（刻蚀玻璃）高温C表现弱氧化性高温制粗硅：SiO2+2CSi+2CO↑制金刚砂SiC：SiO2+3CSiC+2CO↑4．用途①SiO2是造光导纤维的原料②石英做石英玻璃、电子表③水晶做电子工业的部件、光学仪器、工艺品④石英砂做制玻璃原料和建筑材料三、硅酸总评价：不溶于水的弱酸，酸性比碳酸弱1．酸性：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+H2O2．不稳定性：H2SiO3＝SiO2+H2O四、硅酸盐――地壳岩石的8、主要成分1．溶解性：除碱金属盐均不溶于水（正因如此地壳才得以存在）。2．表示――用SiO2·金属氧化物如：Na2SiO3―
2、i在浓含氧酸中被钝化――无反应进行Δb．与HF酸C+HF=不反应Si+4HFSiF4↑+2H2↑Ⅲ与强碱反应Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑猛烈C+NaOH=不反应高温3．硅的工业制法SiO2+2CSi+2CO↑思考：该反应中，氧化剂、还原剂是什么？碳置换硅跟“碳的非金属性比硅强”是否矛盾？4．硅的提纯、用途电子计算机已经历电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路四代，而集成电路离不开超纯Si。1945年，世界上第一台计算机“爱尼卡”在美国宾夕法尼亚大学诞生，重30吨，占地170m2。半导体Si使计算机实现了超小型化，一般的半导体
3、器件Si的纯度要求达到六个9，即杂质含量不超过100万分之一；大规模集成电路则要求Si纯度达到十二个9，杂质含量不超过10000亿分之一，即10000亿个原子中，仅含一个杂质原子。现代提纯基本流程：SiO2SiSiCl4、SiHCl3液体――精馏还原SiCl4+2H2=Si+4HCl↑――再“区域熔炼法”反复提纯。（原理：物质从熔态凝结成固态时，最初凝结出的最纯。）H2Cl2C二、二氧化硅1．物理性质晶态：存在于石英矿石中，纯SiO2无色晶体。天然无定形：硅藻土，表面积很大，吸附能力强，作吸附剂或催化剂载体。大而透明的棱柱状石英称水晶，紫水晶、玛瑙
4、都是含有杂质的有色晶体。1g活性碳总面积可达1000m2。大部分坚硬的岩石是由硅的含氧化合物构成的，如：花岗岩凭肉眼就可以分辨它含有三种成分，一种象玻璃闪闪发亮的白色石英；一种灰白色或淡红色的长条形颗粒――长石；还有白色或黑色小鳞片――云母。SiO2的存在形式不下二白多种，玛瑙、水晶都是，从地面往下16公里几乎有65％为SiO2的矿石。石英SiO2是光纤通信的重要原料，光导纤维由芯层和包覆层组成，芯层就是由透光性能好、折射率高的石英玻璃制成的光学玻璃丝。光纤通信有很多优点，其中一点就是原料廉价，基本材料石英矿遍地皆有，几克石英就可制造出1公里长的光
5、导纤维。SiO2还可以制手表镜面、眼睛片。法国科学家皮埃尔•居里发现水晶在受压时能产生一定的电场，这种现象称作“压电效应”。后来这种“压电效应”被应用在电子工业上。石英薄片在高频率电场作用下，能作间歇性的伸长和收缩又引起周围介质产生类似声波。由于水晶或石英具有这种性质，因此被广泛应用在钟表工业和超声技术上。思考：CO2、SiO2常温下，物理性质上存在着巨大差别？（如状态、硬度、熔沸点，这说明两者在结构上必然存在差别）2．SiO2晶体结构①无SiO2分子，Si∶O＝1∶2②以Si－O键形成立体网状结构问题：已知键能C＝O190kc/mol，Si－O8
6、8kc/mol，CO2分子中C＝O键能大于SiO2中Si－O键能，为什么SiO2的熔点反倒比CO2高很多？关键：分清熔化需克服的作用力。③CO2、SiO2结构比较CO2（干冰）SiO2（水晶）结构微粒CO2分子Si、O原子（1∶2）结合力分子间作用力共价键3．SiO2的化学性质――不溶于水的稳定酸性氧化物①酸性氧化物通性高温A与H2O：SiO2＋H2O＝不反应B与碱性氧化物：SiO2+CaOCaSiO3C与强碱：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+2OH－=SO32－+H2O问题：1．盛碱溶液试剂瓶不用玻璃塞的原因？2．SiO2不
7、溶于水，如何由SiO2来制H2SiO3？②特性A不与H2O反应B除F2、HF外，不与其他卤素、酸作用SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（刻蚀玻璃）高温C表现弱氧化性高温制粗硅：SiO2+2CSi+2CO↑制金刚砂SiC：SiO2+3CSiC+2CO↑4．用途①SiO2是造光导纤维的原料②石英做石英玻璃、电子表③水晶做电子工业的部件、光学仪器、工艺品④石英砂做制玻璃原料和建筑材料三、硅酸总评价：不溶于水的弱酸，酸性比碳酸弱1．酸性：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+H2O2．不稳定性：H2SiO3＝SiO2+H2O四、硅酸盐――地壳岩石的
8、主要成分1．溶解性：除碱金属盐均不溶于水（正因如此地壳才得以存在）。2．表示――用SiO2·金属氧化物如：Na2SiO3―
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