硅及其化合物學案

1、硅及其化合物 考試標準知識條目必考要求加試要求1.硅在自然界的存在形式aa2.硅及其化合物(以SiO2和Na2SiO3為例)的重要性質ab3.工業(yè)制備高純硅的方法ab4.三大硅酸鹽產品：水泥、陶瓷、玻璃aa5.硅、二氧化硅在信息技術、材料科學等領域中的應用aa6.光導纖維的組成和作用a1.硅的存在硅元素具有親氧性，在自然界中僅以化合態(tài)存在，表現(xiàn)形式為SiO2和硅酸鹽，硅單質主要有晶體硅和無定形硅兩大類。2.硅及其化合物的性質和用途物質物理性質化學性質用途Si晶體硅屬于原子晶體，灰黑色，有金屬光澤，硬度大，熔點高。(1)Si2F2SiF4(2)Si2Cl2SiCl4(3)Si4HF=SiF42H

2、2(4)2Si2NaOH2H2O=Na2SiO32H2晶體硅可用作半導體材料、硅芯片和硅太陽能電池SiO2晶體SiO2屬于原子晶體，硬度大，熔、沸點高，難溶于水和有機溶劑(1)酸性氧化物性質SiO2CaOCaSiO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(2)特性SiO24HF=SiF42H2O光導纖維、光學儀器、電子部件Na2SiO3白色，可溶于水的粉狀固體，水溶液稱為水玻璃，有黏性，顯堿性(1)Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3(2)Na2SiO3CO2(少量)H2O=Na2CO3H2SiO3黏合劑、礦物膠、耐火阻燃材料3.高純硅的制備(1)工藝流程(2)反應原理SiO22C

3、Si2CO(石英砂)(焦炭)(粗硅)Si(粗)2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si(純)4HCl。4.無機非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。常見硅酸鹽材料比較水泥玻璃陶瓷生產原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英黏土主要設備水泥回轉窯玻璃窯陶瓷窯玻璃生產中的兩個重要反應：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(2)新型無機非金屬材料，如高溫結構陶瓷、光導纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等。正誤辨析正誤判斷，正確的打“”，錯誤的打“×”(1)單質硅常用作半導體材料和光導纖維(×)(2)硅在自然界中只以化合態(tài)的

4、形式存在()(3)硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質反應(×)(4)SiO2不與任何酸反應，可用石英制造耐酸容器(×)(5)向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2出現(xiàn)白色沉淀，證明H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強()(6)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽產品(×)題組一硅及其化合物的性質1.下列關于硅的說法中不正確的是()A.硅是非金屬元素，但它的單質是有金屬光澤的灰黑色固體B.硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料C.硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質反應D.硅與氟、氯、溴、碘在一定條件下能直接化合答案C解析硅的化學性

5、質不活潑，但在常溫下能與F2、氫氟酸、強堿溶液等反應，C項錯誤。題組二工業(yè)制取高純硅2.(2016·紹興選考適應性考試)已知A與D均為非金屬單質，其中A有多種同素異形體，其轉化關系如下圖。請回答：(1)反應為工業(yè)制粗硅原理，寫出E化學式_。(2)反應的化學方程式為_。答案(1)CO(2)2MgCO22MgOC解析A為非金屬單質，A有多種同素異形體，且A能與SiO2反應生成單質D，可推知A為碳，D為Si。B為CO2，C為MgO，E為CO。反應和的化學方程式分別為2MgCO2 2MgOC2CSiO2 Si2CO。3.硅單質及其化合物應用范圍很廣。請回答下列問題：(1)制備硅半導體材料必須

6、先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當前制備高純硅的主要方法，生產過程示意圖如下：寫出由純SiHCl3制備高純硅反應的化學方程式：_。整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質，寫出配平的化學方程式：_；H2還原SiHCl3過程中若混入O2，可能引起的后果是_。(2)下列有關硅材料的說法正確的是_(填字母)。A.碳化硅化學性質穩(wěn)定，可用于生產砂紙、砂輪等B.含4%硅的硅鋼具有很高的導磁性，主要用作變壓器鐵芯C.高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料光導纖維D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，有固定的熔點E.鹽酸可以與硅反

7、應，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅答案(1)SiHCl3H21 357 K,Si3HClSiHCl33H2O=H2SiO33HClH2高溫下H2與O2混合發(fā)生爆炸(2)ABC解析(1)H2還原SiHCl3可制備Si，化學方程式為SiHCl3H2Si3HCl。SiHCl3與H2O反應生成H2SiO3、HCl和H2；用H2還原SiHCl3過程中若混入O2，則高溫下H2與O2反應發(fā)生爆炸。(2)A項，碳化硅硬度很大，可用于生產砂紙、砂輪等；B項，含4%硅的硅鋼具有很高的導磁性，主要用作變壓器鐵芯；C項，高純度的SiO2可以制造光導纖維；D項，普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，

8、是由石英(SiO2)、石灰石、純堿高溫下反應產生的，化學方程式為Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，CaCO3SiO2CaSiO3CO2，為混合物，沒有固定的熔點；E項，Si與鹽酸不反應。題組三硅及其化合物的重要用途4.(2016·奉化3月模擬)下列說法錯誤的是()A.高純度的單質硅被廣泛應用于制作計算機芯片B.鉛筆芯的主要成分是石墨C.利用高純硅可以制成光電池，將光能直接轉化為電能D.SiO2可用于制造光導纖維和半導體答案D解析制作半導體的材料是單質硅。5.材料與化學密切相關，表中對應關系錯誤的是()選項材料主要化學成分A剛玉、金剛石三氧化二鋁B大理石、石灰石碳酸鈣C普通水泥、普通玻璃硅酸鹽D沙子、石英二氧化硅答案A解析剛玉的成分是Al2O3，金剛石的成分是C，A錯誤；大理石