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时间:2019-11-14
《2019高考化学一轮复习 元素化合物 专题8 硅及其化合物》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、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,只能跟F2、HF和NaOH溶液反应,在
2、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+O2SiO2跟Cl2反应Si+2Cl2SiCl4(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:SiO2+2CSi(粗)+2CO↑,Si(粗)+2Cl2SiCl4,SiCl4+2H2Si(纯)+4HC
3、l温馨提示:①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。②非金属单质一般为非导体(如硫),但Si却为半导体。③C、Si同属IVA族,还原性是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。④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:SiO2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
4、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+H2OSiO2能与强碱溶液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
5、存放,应用塑料瓶与碱性氧化物反应SiO2+CaOCaSiO与某些盐类反应SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑SiO2+Na2CO3Na2SiO3+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。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
6、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
7、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品。硅酸盐产品水泥玻璃原料石灰石、黏土纯碱、石灰石、石英反应原理发生复杂的物理化学变化SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑主要设备水泥回转窑玻璃窑主要成分3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、Na2SiO3、CaSiO3、S
8、iO23CaO·Al2O3反应条件高温高温陶瓷生产的一般过程:混合
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