硅和二氧化硅复习学案

硅和二氧化硅一、硅1、硅的存在、含量、物理性质等：在自然界中，游离态的硅，只有以态存在的硅。(二氧化硅和硅酸盐)在地壳中，它的含量仅次于，居第二位。硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，它的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很高，硬度也很大。1molSi有molSi—Si键。晶体硅是良好的半导体材料。2、硅的化学性质：（性质不活泼）(1)在常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。Si+H2O+2NaOH=Na2SiO3+2H2↑Si+4H2O+2NaOH=Na2SiO3+2H2↑+3H2OSi+2F2SiF4(气态)Si+4HF(2)在加热条件下，硅能跟一些非金属反应。例如，加热时，研细的硅能在氧气中燃烧，生成二氧化硅并放出大量的热。Si+O2Si+2H2Si+2MgSi+C3、硅的工业制备：在工业上，用在高温下还原的方法可制得含有少量杂质的粗硅。将粗硅提纯后，可以得到用作半导体材料的高纯硅。4、硅的用途：①作为材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可制成太阳能电池。②含硅4％(质量分数)的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器铁芯；③含硅15％(质量分数)左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备等。二、二氧化硅1、二氧化硅的物理性质：①天然二氧化硅也叫硅石(透明的石英晶体，就是水晶)，是一种坚硬难的固体。溶于水，二氧化硅是性氧化物，它对应的水化物是（或）。②SiO2有晶体SiO2（石英、水晶、玛瑙、砂子等）和无定形SiO2（硅藻土）2、二氧化硅的化学性质（不活泼）：不与水反应，也不与酸(除外)反应，但能与性氧化物(CaO)或(NaOH)反应生成盐。(1)不与水反应：硅酸由二氧化硅与水反应直接制得。(2)常温时：与酸反应：与溶液反应：(3)高温下，与性氧化物反应：SiO2+CaO与纯碱、石灰石反应：(4)高温下，与碳反应：SiO2+C工业上制取硅提纯过程化合价降低，得4e-，被还原化合价升高，失4e-，被氧化SiO2+C注：①HF不能用器皿盛装,而用盛装。②凡是盛装碱（NaOH、KOH等）以及其他碱性物质（Na2CO3、K2CO3、Na2SiO3等）的玻璃试剂瓶均不可用玻璃塞，而要用或。③比较性质应在常温下比较。3、二氧化硅的用途①光导纤维的主要原料就是二氧化硅。②石英的主要成分是，较纯净的石英可用来制造石英玻璃，制造耐高温的化学仪器、石英电子表、石英钟等。③透明的石英晶体（水晶），常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器，也用来制成高级工艺品和眼镜片等。玛瑙是含有有色杂质的石英晶体，它可用于制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品等。4、二氧化硅的结构SiO2是具有结构的晶体。在SiO2晶体中，1个硅原子与个氧原子形成个共价键，即每个硅原子周围结合个氧原子；同时每个氧原子与个硅原子结合。因此，SiO2是以Si:O=1:2形成的。因此，SiO2是式，而不是。1molSiO2有molSi—O键。三、H2SiO31、硅酸（少见的难溶酸）硅酸能由二氧化硅直接制得，只能通过与反应制取。硅酸溶于水，是一种酸，它的酸性比碳酸。能使指示剂变色。SiO2+NaOH==Na2SiO3+CO2（说明：H2CO3的酸性于H2SiO3）Na2SiO3+HClH2SiO3==2、原硅酸（H4SiO4）白色胶状物，不溶于水，在干燥空气中易失水变成白色粉末（H2SiO3）H4SiO4==H2SiO3+H2O（H4SiO4两次失水，得到SiO2）3、SiO2H4SiO4的酸酐，H2SiO3的酸酐四、硅酸钠（大多数硅酸盐都难溶于水，耐高温，不耐酸）硅酸钠的水溶液叫、，无色粘稠，是一种矿物胶，具有粘性等。可用作建筑、纸张的黏合剂，木材、织物的防腐剂、防火剂和其他防火材料。思考：为什么实验室中盛放NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞(玻璃中含有SiO2)？解析：因为玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应，生成具有粘性的硅酸钠溶液，而把瓶塞与瓶口粘结在一起。反应方程式为：SiO2+NaOH①Na2SiO3+CO2+H2O==离子方程式：(Na2SiO3溶液在空气中，应保存)②Na2SiO3+HCl==离子方程式：③Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓（如无特殊要求应按照①的写法）硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分。硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。顺序：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O。例如，硅酸钠Na2SiO3(Na2O·SiO2)高岭石Al2(Si2O5)(OH)4()一、传统无机非金属材料△硅酸盐材料是以含硅物质为原料经加热制成的，这一制造工业叫做硅酸盐工业，如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业。1、水泥（普通水泥）：水泥具有水硬性主要原料：石灰石、黏土（辅料：石膏作用是调节水泥的硬化速度）主要设备：水泥回转窑生产过程：可概括为“磨、烧、磨”主要成分：硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·SiO2)由水泥的主要成分可知：水泥可与盐酸、硫酸、硝酸等酸反应。2、玻璃：（不是晶体，称作玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化）主要原料：、、（、、）主要成分：、、（、、）主要设备：玻璃窑主要反应：①有色玻璃：加入某些金属氧化物。蓝色:加入Co2O3(氧化钴);红色:加入Cu2O；淡绿色:加入二价铁②光学玻璃：加入氧化铅（PbO）③石英玻璃：高纯SiO2，膨胀系数小，不易炸裂④化学仪器玻璃：加入硼砂（Na2B4O7·10H2O）3、陶瓷主要原料：黏土（粘土的主要成分是硅酸盐）、彩釉设备：窑制造过程：混合、成型、干燥、烧结、冷却，由此制成陶瓷。种类：根据原料、烧制温度等的不同，主要分为土器、陶器、瓷器和炻器。主要特点：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点，缺点：易碎水泥普通玻璃主要原理石灰石、粘土石灰石、纯碱、石英反应原理复杂的物理化学变化CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑主要成分3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2性质特点具有水硬性，热膨胀系数几跟铁一样没有一定的熔点，能在一定的温度范围内软化种类普通水泥、矿渣硅酸盐水泥、沸石岩水泥等普通玻璃、硼酸玻璃、铅玻璃、有色玻璃、钢化玻璃1、普通玻璃是（混合物、纯净物）。玻璃可在一定温度范围内软化，制成工艺品等。这是因为玻璃不是，而是一种物质，没有固定。2、制水泥和玻璃时都需要用的原料是（）（A）粘土（B）石英（C）石灰石（D）纯碱3、下列说法正确的是（）（A）SiO2是酸性氧化物，它不溶于水也不溶于任何酸（B）SiO2是制造玻璃的主要原料之一，它在常温下与NaOH溶液不反应（C）因高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以H2SiO3酸性比H2CO3强（D）CO2通入水玻璃中可得原硅酸4.在制玻璃、制皂、造纸、纺织等工业生产中都．需要的物质是()A.氧化钙B.纯碱C.石灰石D.氯化钠5.将二氧化碳通入下列溶液中，不能．．发生反应的是()A.CaCl2B.Na2CO3C.Na2SiO3D.NaAlO26.光纤通信是一种现代化的通信手段，制造光导纤维的主要原料是()A.CaCO3B.CaOC.SiO2D.Na2CO37.下列各组物质混合后能发生反应，但无明显．．．现象的是()A.Na2SO3溶液与盐酸B.过量CO2与石灰水C.NaOH溶液与NaAlO2溶液D.NaOH溶液与NaHCO3溶液8.关于二氧化硅，下列叙述中不正确．．．的是()A.二氧化硅晶体是一种原子晶体B.二氧化硅不溶于水，也不能跟水起反应生成酸C.二氧化硅是酸性氧化物，它不跟任何酸发生反应D.二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别9．(7分)物质A是一种高熔点化合物，不溶于硫酸、硝酸，却溶于氢氟酸；C是一种气体；D是白色胶状沉淀；E是白色固体。A、B、C、D、E间的转化如右图，根据图示关系回答：（1）分子式A________，B________，C________，D________，E________；（2）请写出变化中的有关化学方程式：①B＋C─→D：_________________________________________________；②EA：______________________________________________________。10、（1）①、③、④的化学式分别是、、。（2）⑧与⑨反应的化学方程式是。【巩固练习】1．下列材料属于传统无机非金属材料的是A．玻璃B．钢铁C．超硬材料D．半导体陶瓷2．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的共同特点是A．耐高温B．具有电学特性C．具有光学特性D．具有生物功能3．下列叙述中，不正确的是A．碳族元素容易生成共价化合物B．碳族元素的原子最外电子层上都是4个电子，所以碳族元素都是+4价的化合物最稳定C．碳族元素从上到下由非金属性向金属性递变D．碳族元素的原子半径从上到下依次增大4．普通玻璃是电的绝缘体，这种透明固体物质是A．离子晶体B．分子晶体C．原子晶体D．不属于晶体5．最近科学家研制出一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，分子式为C60。下列说法正确的是A．C60是一种新型化合物B．C60和石墨是碳的同素异形体C．C60中含有离子键D．C60的相对分子质量为7206．下列物质中，不能通过化合反应制取的是A．H2SiO3B．Fe(OH)3C．Fe(NO3)2D．CaSiO37．下列关于说法中，正确的是A．1molSiO2晶体中，含有2molSi—O键B．熔融烧碱可选择石英坩埚C．二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成D．尽管二氧化硅既能与烧碱又能与氢氟酸反应，但它仍不是两性氧化物8．有一种粗铝含金属铁和单质硅两种杂质。取等质量的样品分别投入足量的稀HCl（aq）和足量的稀NaOH（aq）中，放出等量的H2，则该粗铝中铁和硅的关系正确的是①物质的量之比为2:1②物质的量之比为3:1③质量之比为2:1④质量之比为4:1A．②④B．②③C．①④D．只有④9．在反应SiO2+2C高温Si+2CO中，还原剂和氧化剂的质量之比为A．5:2B．2:5C．1:1D．2:110．钢化玻璃的重要用途之一是制造汽车车窗。合成钢化玻璃的主要原料是A．纯碱、石灰石、石英B．纯碱、石灰石、石英、硼酸盐C．碳酸钾、石灰石、石英D．水玻璃、石灰石、石英、氧化铅11．现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造，取硬铝样品进行如下实验（每一步试剂均过量）：不溶物溶液气体溶液浓不溶物溶液气体稀盐酸样品NaOH由此可推知，硬铝的组成为A.Al、Cu、Mg、Si、MnB.Al、Mg、Si、ZnC.Al、Fe、C、CuD.Al、Si、Zn、Na12．工业上由粗硅制取纯硅涉及以下反应：①Si（s）+3HCl（g）℃300SiHCl3（g）+H2（g）；△H＝-381kJ②SiHCl3（g）+H2（g）℃950Si（s）+3HCl（g）对于上述反应的说法中正确的是A．均为置换反应和氧化还原反应B．反应①、②实际上互为可逆反应C．由于反应①放热，则反应②一定吸热D．欲提高SiHCl3产率，应采用加压、升温的办法《硅及其化合物》参考答案【巩固练习】1．A2．A3．B4．D5．BD6．A7．D8．C9．B10．A11．AC12．A13．⑴①③④⑵原子⑶②④⑷Si3N412⑸14．⑴原子晶体⑵Cl2H2SiO3或H4SiO4⑶⑤SiO2+2OH－=SiO32－+H2O；⑥SiO32－+2H2O+2CO2=H2SiO3+2HCO3－⑷15．⑴⑵H2SiO32H＋+SiO32－=H2SiO3↓⑶Al3＋+3H2OAl(OH)3(胶体)+3H＋，氢