硅和二氧化硅复习进程Word文档格式.docx

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地壳中到处都是。

（2）含量多：

地壳中含量居第二位，仅次于氧。

（3）化合态：

自然界中没有游离态的硅，所有的硅都是化合态的。

二、硅的同素异形体

自然界中有游离态的碳（如金刚石和石墨），没有游离态的硅，所有的单质硅都是人工制得的。

单质硅有晶体硅和无定形硅2种。

三、硅的物理性质

硅的主要物理性质可编拟口诀帮助记忆。

金属光泽灰黑硅，熔沸点高硬而脆，

游离化合两形态，电子管件半导体。

四、金刚石、石墨、硅晶体的导电性

金刚石和晶体硅属于原子晶体，由于金刚石中碳原子的四个价电子全部用来形成共价键，晶体内部结构中不存在自由电子，此外，又因形成晶体的C—C键长较短（1.55×

10－10m），键能较大（346kJ·

mol－1），成键的两个原子核对共用电子对的吸引力大。

即使有外界条件（光或热等）的作用，共用电子对也不会被激发成为自由电子，因此金刚石不导电；

晶体硅虽结构与金刚石相似，晶体内部也无自由电子，但Si—Si的键长（2.35×

10－10m）比C—C的键长长，键能（177kJ·

mol－1）小于C—C的键能，成键的两个原子核对共用电子对吸引力较小，在外界条件（光或热）作用下，可摆脱两核的吸引力而成为自由电子，此时共用电子对离开共价键结构，原来的位置即成为带正电荷的空穴，显然自由电子和空穴总是成对出现的，称为电子—空穴对，由于自由电子的运动，使电子—空穴对不断变换，从而使晶体导电，但晶体硅通过这种方式导电有一定方向性，即单向导电，所以晶体硅被称为半导体。

石墨是导体，是因为石墨是层状结构。

在同一层中，每个碳原子只能与周围三个碳原子成键，这样每个碳原子都还有一个未成对电子即自由电子，通过自由电子而导电，故石墨是导体。

五、硅的化学性质

（1）常温下，Si化学性质稳定，但可与下列物质反应，而C不能。

①Si＋4HF

SiF4↑＋SiH4↑

②Si＋2NaOH＋H2O

Na2SiO3＋2H2↑

（2）加热和高温下，Si能与一些非金属反应，与C相似。

①Si＋O2

SiO2

②Si＋2H2

SiH4

Si＋F2

SiF4　常温即可

六、SiO2的存在

SiO2广泛存在于自然界中，与其他矿物质共同构成了岩石。

（1）砂：

含较多杂质的SiO2；

（2）石英：

含较少杂质的SiO2；

（3）水晶：

透明的石英晶体，含极少杂质的SiO2；

（4）玛瑙：

含有色杂质的石英晶体。

（5）硅石：

天然二氧化硅。

七、SiO2的物理性质

坚硬难熔（或溶）

八、SiO2的化学性质

SiO2是酸性氧化物，但与水不反应，可与CaO、NaOH（aq）、HF（aq）反应：

（1）高温下与碱性氧化物的反应

CaO＋SiO2

CaSiO3

（2）高温下与盐的反应

CaCO3＋SiO2

CaSiO3＋CO2↑

（3）常温下与NaOH（aq）的反应

2NaOH＋SiO2

Na2SiO3＋H2O

注意，不生成NaHSiO3，即没有下列反应发生

NaOH＋SiO2

NaHSiO3

（4）常温下与HF（aq）的反应

SiO2＋4HF

SiF4↑＋2H2O

注意，SiF4在常温常压下也是气体。

九、联系实际，记忆SiO2的性质

（1）SiO2不溶于水。

砂石的主要成分是SiO2，砂石于河流、海滩中经上亿万年的冲蚀而存在，是SiO2不溶于水的最好注释。

（2）NaOH（aq）可用玻璃瓶盛放，但不可使用磨砂玻璃塞。

普通玻璃中含有SiO2，石英玻璃的主要成分是SiO2。

光滑的玻璃与NaOH（aq）不反应，所以可用玻璃试剂瓶盛NaOH（aq）。

粗糙的玻璃易与NaOH（aq）反应。

生成的Na2SiO3能将磨砂的玻璃瓶和玻璃塞粘合在一起，久之不能打开，所以不能用带磨砂玻璃塞的玻璃瓶盛放NaOH等碱性溶液。

（3）HF雕刻玻璃。

量筒等仪器上的刻度，某些玻璃的花纹图案，是用HF（aq）雕刻的：

把不需要雕刻的部位用蜡覆盖，需要雕刻的部位裸露，然后将玻璃放在HF（aq）中，片刻即可。

这是由于SiO2被腐蚀的结果：

操作时，要谨防HF中毒。

十、Si的工业制法

（1）制取粗硅——含少量杂质的硅

SiO2＋C

Si＋2CO↑

注意，高温下C的氧化产物是CO，而非CO2，因为即使生成CO2，也会发生以下反应：

C＋CO2

2CO

（2）粗硅提纯

Si（粗）＋Cl2

SiCl4

SiCl4＋2H2

Si（纯）＋4HCl

十一、硅酸和原硅酸

1．主要性质

（1）物理性质

硅酸和原硅酸都是难溶于水的酸。

（2）化学性质

①硅酸和原硅酸都是弱酸，它们都不能使紫色石蕊试液变红色。

②硅酸和原硅酸都是不稳定的酸，受热易发生分解反应

H4SiO4

H2SiO3＋H2O；

H2SiO3

H2O＋SiO2

③硅酸和原硅酸都能与碱溶液反应

2NaOH＋H2SiO3

Na2SiO3＋2H2O

2NaOH＋H4SiO4

Na2SiO3＋3H2O

2．制取方法

用可溶性硅酸盐和酸溶液反应。

①Na2SiO3（aq）与强酸的反应

Na2SiO3＋2HCl

2NaCl＋H2SiO3↓

Na2SiO3＋2HCl＋H2O

H4SiO4↓＋2NaCl

②Na2SiO3（aq）与CO2的反应

Na2SiO3＋H2O＋CO2

H2SiO3↓＋Na2CO3

Na2SiO3＋2H2O＋2CO2

H2SiO3↓＋2Na2HCO3

Na2SiO3＋2H2O＋CO2

H4SiO4↓＋Na2CO3

Na2SiO3＋3H2O＋2CO2

H4SiO4↓＋2Na2HCO3

十二、常见硅酸盐

（1）硅酸钠

①Na2SiO3（aq）俗名水玻璃。

②水玻璃的主要用途：

工业粘合剂、防腐剂和耐火材料。

（2）粘土

①粘土的主要成分是铝硅酸盐；

②粘土的常见种类有高岭土（也叫瓷土）和一般黏土。

③粘土的主要作用是制造陶瓷器。

十三、硅酸盐的氧化物表示方法

硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。

如：

硅酸钠：

Na2SiO3　（Na2O·

SiO2）

高岭石：

Al2（Si2O5）（OH）4　（Al2O3·

2SiO2·

2H2O）

镁橄榄石：

Mg2SiO4　（2MgO·

注意事项：

①在硅酸盐的氧化物表示式中，氧化物的排列顺序是：

金属氧化物SiO2·

H2O；

当有多种金属氧化物时，活泼金属的氧化物写在前面。

②在硅酸盐氧化物的表示式中，氧化物前面的计量数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。

2MgO·

SiO2表示2个MgO和1个SiO2，不能认为是2（MgO·

SiO2）。

十四、硅及其化合物的反常性质

（1）硅的还原性比碳强，但碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅：

SiO2＋2C

Si＋2CO↑；

这是由于生成物CO是气体逸出的原因。

工业上将Na和KCl的混合物升温至K的沸点以上Na的沸点以下，使K逸出制取K，原理与上相同。

（2）非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有H2生成：

Si＋4HF＝＝＝＝SiF4↑＋2H2↑。

（3）非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然：

Si＋2NaOH＋H2O＝＝＝＝Na2SiO3＋2H2↑。

（4）虽然SiO2是硅酸的酸酐，但却不能用SiO2与水反应制备硅酸，而只能用可溶性硅酸盐跟酸作用来制备。

（5）酸性氧化物一般不与酸反应（除氧化—还原反应外），而二氧化硅却能与氢氟酸反应。

（6）无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。

（7）反应Na2SiO3＋CO2＋2H2O

Na2CO3＋H4SiO4↓、Na2CO3＋SiO2

Na2SiO3＋CO2↑能够进行，这是由于前者生成不溶于强酸的沉淀，后者生成气体逸出的缘故。

【学习方法指导】

［例1］下列物质俗名、化学式、用途均相符的一组是（　　）

A．水玻璃　Na2SiO3粉末　　　建筑工业粘合剂

B．重晶石　BaCO3粉末　　　钡餐

C．苏打　　Na2SO4·

10H2O　泡沫灭火器原料

D．生石膏　2CaSO4·

H2O　　人物塑像

解析：

水玻璃是Na2SiO3的水溶液，A不正确。

重晶石是BaSO4晶体，不是BaCO3粉末，前者可用于钡餐，后者不能，B不正确。

苏打是Na2CO3·

10H2O，但泡沫灭火器中用的是小苏打溶液。

这样，可知答案。

用石膏塑像时，先将生石膏加水调成糊状：

2CaSO4·

H2O＋2H2O

2［CaSO4·

2H2O］

CaSO4·

2H2O具有可塑性，附着在模具上，风干后定型为石膏塑像。

答案：

D

［例2］SiC的一种晶体有类似于金刚石的结构，其中C原子与Si原子的位置是交替排列着的。

以下三种晶体：

①金刚石　②晶体硅　③碳化硅，它们的熔点由高到低的顺序为（　　）

A．①③②B．②③①

C．③①②D．②①③

三种物质均属原子晶体，键长越长，则键能越小，熔点越低。

由于键长：

C—C键＜C—Si键＜Si—Si键，所以键能：

C—C键＞C—Si键＞Si—Si键，故熔点：

金刚石＞碳化硅＞晶体硅。

A

［例3］下列关于硅的叙述中正确的是（　　）

A．硅是非金属元素，但是它的单质是灰黑色有金属光泽的固体

B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料

C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应

D．硅与氟、氯、溴、碘在加热条件下也不能直接化合

常温下，硅能与氢氟酸、强碱溶液反应，在加热条件下能与F2、Cl2、Br2、I2反应：

Si＋4HF

SiF4↑＋2H2↑　Si＋2NaOH＋H2O

Si＋2Cl2

SiCl4　　Si＋2Br2

SiBr4

AB

［例4］下列盛放试剂的方法正确的是（　　）

A．氢氟酸或浓硝酸盛放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中

B．汽油或煤油存放在带橡皮塞的棕色玻璃瓶中

C．Na2CO3（aq）或Ca（OH）2（aq）存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中

D．氯水或AgNO3（aq）存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中

氢氟酸能腐蚀玻璃，不能盛放在玻璃瓶中；

浓HNO3有强氧化性，能氧化橡皮塞使其变脆，不能盛放在带橡皮塞的试剂瓶中；

汽油、煤油易挥发，能使橡皮塞产生溶胀，不能盛放在带橡皮塞的试剂瓶中；

Na2CO3（aq）、Ca（OH）2（aq）都呈碱性，不能盛放在配有磨口塞的试剂瓶中。

氯水或AgNO3（aq）不能与Na2SiO3反应（无光的条件下）。

［例5］X、Y两元素能以共价键结合成化学式为XY2的物质；

X、Y两元素可能分别属于元素周期表中的族是（　　）

A．ⅠA和ⅤAB．ⅣA和ⅥA

C．ⅡA和ⅥAD．ⅠA和ⅥA

首先排除X、Y中含H元素的可能；

若X为H元素，则HY2不存在；

若X为H元素，则H、Y形成化合物的化学式为H2Y，而非YH2。

若X为＋1价，则“Y2”为－1价，超氧化钾（KO2）符合要求，但超氧化钾（KO2）是离子化合物，不符合题意。

HO2是共价化合物，但不存在；

事实上，没有这样的共价化合物。

若X为＋2价，则Y为－2价，则不符合XY2，备选项C不可选。

若X为＋4价，则Y为－2价，则以共价键结合的CO2和SiO2等符合题意，备选项B可选。

B

［例6］矿泉水一般是由岩石风化后被地下水溶解其中可溶部分生成的。

此处所指的风化作用是指矿物与水和CO2同时作用的过程。

例如钾长石（KAlSi3O8）风化生成高岭土〔Al2Si2O5（OH）4〕，此反应的离子方程式为

2KAlSi3O8＋2H2CO3＋9H2O

2K＋＋2HCO

＋4H4SiO4＋Al2Si2O5（OH）4

这个反应能够发生的原因是____________________________。

分析反应方程式，不难看出

H2CO3

此即符合“强酸制弱酸”的复分解反应规律，原因可依次而答。

因为H2CO3的酸性比H4SiO4强，所以硅酸盐可与较强酸H2CO3反应生成碳酸盐和较弱酸H4SiO4。

［例7］三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。

把三硅酸镁Mg2Si3O8·

nH2O改写成氧化物的形式为__________，它中和胃酸（HCl）的化学方程式是___________________。

若直接写Mg2Si3O8·

nH2O与HCl（aq）的反应，则无从下手，先将Mg2Si3O8·

nH2O改写成氧化物形式：

3SiO2·

nH2O，再写与HCl（aq）的反应则较易。

nH2O

nH2O＋4HCl

2MgCl2＋3SiO2＋（n＋2）H2O

［例8］A、B是短周期元素的单质，甲、乙、丙、丁是仅含短周期元素的化合物，它们之间有下图所示的关系：

试回答下列问题：

（1）A是__________________，原因是_________________________。

（2）B是________，写出工业上由甲制A的化学方程式：

______________。

（3）写出各化合物的化学式：

甲______________、乙_______________、丙_____________、丁_____________。

单质A能与NaOH（aq）反应产生H2，在短周期元素的单质中只有Si和Al：

Si＋2NaOH＋H2O＝＝＝＝Na2SiO3＋2H2↑

2Al＋2NaOH＋2H2O＝＝＝＝2NaAlO2＋3H2↑

Na2SiO3和NaAlO2分别与过量HCl（aq）的反应为：

Na2SiO3＋2HCl＋H2O＝＝＝＝H4SiO4↓＋2NaCl

NaAlO2＋4HCl＝＝＝＝AlCl3＋NaCl＋2H2O

H4SiO4可失水生成SiO2，而AlCl3和NaCl皆不能：

SiO2＋2H2O

故A为Si。

由丁（H4SiO4）

甲，可知甲为SiO2，丙为H2O。

（1）Si　短周期元素的单质能与NaOH（aq）反应放出H2的只有Al和Si，但铝的氢氧化物溶于过量盐酸受热不发生分解反应

（1）O2　SiO2＋2C

Si＋2CO

（3）SiO2　Na2SiO3　H2O　H4SiO4

［例9］为测定生铁里碳、硅、硫的质量分数，将10.00g样品在氧气中充分燃烧，并将生成的气体冷却，测定其体积在标准状况下为567mL（不含氧气），再使混合气先通过浓硝酸，再通过澄清的石灰水充分吸收，将生成的白色沉淀滤出后干燥，称其质量为2.50g，将燃烧后生成的固体用盐酸溶解后过滤，煅烧滤出的残渣称其质量为0.75g，试计算生铁里碳、硅、硫的质量分数各为多少？

由题意：

C　

　CO2　

　CaCO3

12g22.4L　　　　　100g

m（C）　　V（CO2）　　　　2.50g

m（C）＝

＝0.300g

w（C）＝

×

100%＝3.00%

V（CO2）＝

＝0.560L

S　＋　O2　

　SO2

32g　　　　　　　　22.4L

m（S）　　　　　　　0.567L－0.560L

m（S）＝

＝0.01g

w（S）＝

100%＝0.1%

Si　＋　O2　

　SiO2

28　　　　　　　　　60

m（Si）　　　　　　　0.75g

m（Si）＝

＝0.35g

w（Si）＝

100%＝3.5%

w（C）＝3.00%，w（Si）＝3.5%，w（S）＝0.1%

【同步达纲训练】

1．下列元素的单质中，最易与H2反应生成氢化物的是（　　）

A．硅　　　　　　　B．碳

C．氮　　　　　　　D．氟

2．下列含氧酸的酸酐不能由单质和氧气直接反应得到的是（　　）

A．H2SiO3B．H2CO3

C．H2SO4D．H3PO4

3．将过量的CO2通入下列溶液中，最终出现浑浊的是（　　）

A．CaCl2溶液B．石灰水

C．饱和Na2CO3溶液D．水玻璃

4．下列物质不跟任何酸起反应的是（　　）

A．NaOHB．CO2

C．Na2SiO3D．SiO2

5．能用带磨砂玻璃塞的试剂瓶盛放的物质是（　　）

①石英砂　②过氧化钠　③烧碱　④纯碱　⑤水玻璃　⑥芒硝

A．①和⑥B．②和④

C．④和⑤D．③和⑤

6．下列物质不能跟NaOH溶液反应的是（　　）

①CO　②CO2　③SiO2　④SO2　⑤CaSiO3

A．①和⑤B．③和④

C．①和③D．③和⑤

7．二氧化硅是酸性氧化物的原因是（　　）

A．它溶于水得相应的酸

B．它对应的水化物是可溶性强酸

C．它与强碱溶液反应只生成盐和水

D．它是非金属氧化物

8．将SO2气体徐徐通入悬浮着棕色PbO2的热水中，一段时间后，将发生的现象是（　　）

A．悬浮物消失

B．悬浮物由棕色变为白色

C．有硫化氢气体逸出

D．析出浅黄色沉淀

9．下列物质的溶液暴露在空气中，不产生浑浊现象的是（　　）

A．Ca（OH）2B．NaOH

C．Na2SiO3D．H2S

10．下列变化中，不能一步实现的是（　　）

A．Na2SiO3→H4SiO4B．H2SiO3→SiO2

C．SiO2→H2SiO3D．SiO2→Na2SiO3

11．实验室保存下列药品的方法正确的是_________（填代号）。

A．少量金属钾保存在煤油中

B．少量白磷保存在CS2中

C．水玻璃保存在带玻璃塞的细口瓶中

D．液溴保存在细口瓶中，并在瓶中加少量水

E．浓硝酸保存在棕色试剂瓶中

F．KOH（aq）保存在带玻璃塞的细口瓶中

12．由SiO2制纯硅经过下列三步，试写出其中反应的化学方程式。

（1）工业上在电炉中用炭还原SiO2制粗硅__________________。

（2）粗硅在高温下与氯气反应生成四氯化硅_________________________________。

（3）四氯化硅经分馏、提纯用氢气还原，得纯硅_____________________________。

13．由SiO2制取H2SiO3经过以下三步，试写出每步反应的化学方程式（是离子反应的写出离子方程式）：

（1）用NaOH（aq）溶解SiO2：

___________________；

（2）过滤，向滤液中加入盐酸，至沉淀不再产生：

___________________；

（3）过滤，得固体；

微热，得硅酸：

___________________。

14．

（1）除去CO2中的少量CO，可使混合气体通过___________________。

（2）除去CO中的少量CO2和水蒸气，可使混合气体通过_____________。

（3）除去CO2中的少量SO2，可使混合气体依次通过________和________。

（4）检验SO2中是否混有CO2，可使混合气体依次通过_______________和_____________。

（5）除去二氧化硅中混有的少量碳酸钙的实验方法是_______________。

（6）除去二氧化硅中混有的少量硅酸钠的实验方法是_______________。

（7）检验生石灰里含有石英和石灰石的化学方法是__________________。

15．某课外活动小组实验测得某硅酸盐所含氧化物的质量分数如下表：

氧化物

CaO

Al2O3

H2O

质量分数

0.1420

0.2602

0.4592

0.1378

请你通过计算，写出该硅酸盐的普通化学式和氧化物表示式。

（1）普通化学式为__________________；

（2）氧化物表示式为_______________。

16．A和B两种元素的原子最外层电子数相等，但相差一个电子层，A、B的单质在常温下是同一状态；

A和C两元素位于周期表同一周期，并能形成化合物AC2，每个AC2分子中共有22个电子。

请回答：

（1）A、B、C各是什么元素，并画出它们的原子结构示意图。

（2）比较A和B的最高价氧化物的酸性强弱，并举一个具体反应加以说明。

（3）排出A、B、C原子半径由小到大的顺序。

（4）写出B的氢化物在空气中自燃的化学方程式，并注明电子得失的方向和数目。

17．框图中，A、B、C是单质，甲、乙、丙等是化合物；

物质中所包含的元素都是短周期元素。

（1）写出A、B、C的化学式：

__________、__________、__________；

（2）写出甲、丙、己的化学式：

_________、__________、__________；

（3）框图所列单质和化合物中，含有碳元素的是_____（写字母代号或汉字代号）。

18．铝和硅均能与强碱溶液反应，离子方程式分别为

2Al