《硅和硅酸盐工业》

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1、高中化学知识点规律大全——硅和硅酸盐工业1．碳族元素[碳族元素]包括碳(6C)、硅(14Si)、锗(32Ge)、锡(50Sn)和铅(82Pb)5种元素．碳族元素位于元素周期表中第ⅣA族。[碳族元素的原子结构](1)相似性：①最外层电子数均为4个；②主要化合价：+2价、+4价．其中C、Si、Ge、Sn的+4价化合物稳定；Pb的+2价的化合物稳定，但+4价的Pb的化合物却是不稳定的，如PbO2具有强氧化性。(2)递变规律：按碳、硅、锗、锡、铅的顺序，随着核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大，失电子能力增强，得电子能力减弱，非金属性减弱，金属

2、性增强。由于碳族元素的最外层为4个电子，因此由非金属性向金属性递变的趋势很明显。在碳族元素的单质中，碳是非金属；硅虽然是非金属，但却貌似金属(为灰黑色固体)，且为半导体；锗具有两性，但金属性比非金属性强，为半导体；锡和铅为金属。*[C60]C60与金刚石、石墨一样，都属于碳的同素异形体。C60是一种由60个碳原子构成的单质分子，其形状如球状的多面体，在C60分子中有12个五边形和20个六边形。[硅](1)硅在自然界中的含量：硅在地壳中的含量居第二位(含量第一位的为氧元素)。(2)硅在自然界中的存在形式：自然界中无单质硅，硅元素全部以化合态存在

3、，如二氧化硅、硅酸盐等．化合态的硅是构成地壳的矿石和岩石的主要成分。(3)单质硅的物理性质：单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。其熔点、沸点很高，硬度很大(晶体硅的结构类似于金刚石)。晶体硅是半导体。(4)单质硅的化学性质：①在常温下，硅的化学性质不活泼，不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等发生反应，但能与F2、HF和强碱反应。例如：Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑②在加热时，研细的硅能在氧气中燃烧：Si+O2SiO2(5)用途：①硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还

4、可制成太阳能电池。②利用硅的合金，可用来制造变压器铁芯和耐酸设备等。(6)工业制法．用焦炭在高温下还原SiO2可制得含有少量杂质的粗硅：SiO2+2CSi+2CO↑[二氧化硅](1)二氧化硅在自然界中的存在：天然二氧化硅叫硅石。石英的主要成分为二氧化硅晶体，透明的石英晶体叫做水晶，含有有色杂质的石英晶体叫做玛瑙。二氧化硅是一种硬度很大、熔点很高的固体。(2)化学性质：①SiO2是酸性氧化物．例如：SiO2+CaOCaSiO3SiO2还可与NaOH反应：SiO2+2NaOH(水溶液中或熔融态)＝Na2SiO3+H2O注意a．由于SiO2与强碱溶

5、液反应生成了粘性很强的Na2SiO3溶液，因此盛放碱性的试剂瓶不能用玻璃塞，以防止瓶塞和瓶子粘在一起．b．SiO2不溶于水，也不与水反应．因此，不能通过SiO2与H2O反应的方法来制取其对应的水化物——硅酸(H2SiO3)．制取H2SiO3的方法如下：Na2SiO3+2HCl＝2NaCl+H2SiO3↓或Na2SiO3+CO2+H2O＝Na2CO3+H2SiO3↓硅酸(H2SiO3)不溶于水，其酸性比H2CO3还弱。②SiO2能与氢氟酸发生反应：4HF+SiO2＝SiF4+2H2OSiO2是玻璃的主要成分，因此盛氢氟酸的试剂瓶不能用玻璃容器（

6、可用塑料瓶）。(3)用途：①二氧化硅是制造高性能通讯材料——光导纤维的重要原料。②石英用来制造石英电子表、石英钟。较纯净的石英用来制造石英玻璃，石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。③水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品和眼镜片等。④玛瑙用于制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品。[硅酸盐](1)自然界中硅酸盐的存在：硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，自然界中存在的各种天然硅酸盐约占地壳质量的5％。粘土的主要成分是硅酸盐。粘土是制造陶瓷器的主要原料。(2)用氧化物的形式来表示硅酸盐的方法：①先将硅酸盐中所含的各元素用氧化物形式表示；②

7、将各种氧化物按下列顺序进行排列，各氧化物之间用“·”开。例如：金属氧化物(有多种金属氧化物时按金属活动顺序表排列)→SiO2→H2ONa2SiO3：Na2O·SiO2A12(Si2O5)(OH)4：A12O3·2SiO2·2H2O2．硅酸盐工业[硅酸盐工业]以含硅物质为原料经加热而制成硅酸盐产品的工业，叫做硅酸盐工业。如制造水泥、玻璃、陶瓷等的工业都属于硅酸盐工业。[水泥、玻璃、陶瓷的比较]水泥玻璃陶瓷生产原料粘土、石灰石、石膏纯碱、石灰石、石英(过量)粘土生产设备水泥回转窑玻璃窑生产原理将原料磨细，混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，

8、并研成细粉Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑烧制前在坯体上涂彩釉CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑主要成分硅酸三钙(3CaO·SiO2)硅酸二钙