硅及其化合物

1、硅及其化合物硅元素在地殼中的含量排第二，在自然界中沒有游離態(tài)的硅，只有以化合態(tài)存在的硅，常見的是二氧化硅、硅酸鹽等。硅原子最外層有4個(gè)電子，既不易失去電子又不易得到電子，主要形成四價(jià)的化合物。1、單質(zhì)硅（Si）： 物理性質(zhì)：有金屬光澤的灰黑色固體，熔點(diǎn)高，硬度大。 化學(xué)性質(zhì)：常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，只能跟F2、HF和NaOH溶液反應(yīng)。Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2在高溫條件下，單質(zhì)硅能與O2和Cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。SiO2SiO2 Si2Cl2SiCl4 用途：太陽能電池、計(jì)算機(jī)芯片以及半導(dǎo)體材料等。 硅的制備：工業(yè)上，用C在高溫下還原S

2、iO2可制得粗硅。SiO22CSi(粗)2CO Si(粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(純)4HCl2、二氧化硅（SiO2）： SiO2的空間結(jié)構(gòu)：立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，SiO2直接由原子構(gòu)成，不存在單個(gè)SiO2分子。 物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水。 化學(xué)性質(zhì)：SiO2常溫下化學(xué)性質(zhì)很不活潑，不與水、酸反應(yīng)（氫氟酸除外），能與強(qiáng)堿溶液、氫氟酸反應(yīng)，高溫條件下可以與堿性氧化物反應(yīng)： 與強(qiáng)堿反應(yīng)：SiO22NaOHNa2SiO3H2O（生成的硅酸鈉具有粘性，所以不能用帶磨口玻璃塞試劑瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3將瓶塞和試劑瓶粘住，打不開，應(yīng)用橡皮塞）。與氫氟

3、酸反應(yīng)SiO2的特性：SiO24HFSiF4+2H2O（利用此反應(yīng)，氫氟酸能雕刻玻璃；氫氟酸不能用玻璃試劑瓶存放，應(yīng)用塑料瓶）。高溫下與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2CaOCaSiO3 用途：光導(dǎo)纖維、瑪瑙飾物、石英坩堝、水晶鏡片、石英鐘、儀器軸承、玻璃和建筑材料等。3、硅酸（H2SiO3）： 物理性質(zhì)：不溶于水的白色膠狀物，能形成硅膠，吸附水分能力強(qiáng)。 化學(xué)性質(zhì)：H2SiO3是一種弱酸，酸性比碳酸還要弱，其酸酐為SiO2，但SiO2不溶于水，故不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制取：（強(qiáng)酸制弱酸原理）Na2SiO32HCl2NaClH2SiO3 Na2SiO3CO2H2OH2S

4、iO3Na2CO3（此方程式證明酸性：H2SiO3H2CO3） 用途：硅膠作干燥劑、催化劑的載體4、硅酸鹽硅酸鹽：硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱。硅酸鹽種類很多，大多數(shù)難溶于水，最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿，是一種無色粘稠的液體，可以作黏膠劑和木材防火劑。硅酸鈉水溶液久置在空氣中容易變質(zhì)：Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3（有白色沉淀生成）硅酸鹽由于組成比較復(fù)雜，常用氧化物的形式表示：活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外其他元素按配置前后原子個(gè)數(shù)守恒原則配置系數(shù)硅酸鈉：Na2

5、SiO3 Na2OSiO2 硅酸鈣：CaSiO3 CaOSiO2高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O 正長石：KAlSiO3不能寫成 K2O Al2O33SiO2，應(yīng)寫成K2OAl2O36SiO2 傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)三大產(chǎn)品有：玻璃、陶瓷、水泥。普通玻璃：原料：碳酸鈉、石灰石和石英。主要反應(yīng)：SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2（原理：難揮發(fā)性酸酸酐制易揮發(fā)性酸酸酐）。主要成分：Na2OCaOSiO2 工業(yè)生產(chǎn)中根據(jù)需要制成各種特制玻璃，如鋼化玻璃、有色玻璃、光學(xué)玻璃、防彈玻璃等。水泥：原料：黏土，

6、石灰石。普通硅酸鹽水泥的主要成分：2CaO SiO2,3CaO SiO2 ,3CaO Al2O3。 信息材料光導(dǎo)纖維：它的主要成分是SiO2，是目前應(yīng)用最廣的信息材料，它有信息傳輸大，信號準(zhǔn)確，便于鋪設(shè)，耐磨耐腐蝕，試用壽命長等優(yōu)點(diǎn)（一條通常的光纜可以同時(shí)傳輸十億門電話的信號）。分子篩：許多硅酸鹽具有多孔的結(jié)構(gòu),孔的大小與一般分子的大小相當(dāng),而且組成不同的硅酸鹽的孔徑不同.因此這些硅酸鹽具有篩分分子的作用,人們把它們稱為分子篩(molecular sieve).如組成為Na2OAl2O32SiO2nH2O的鋁硅酸鹽,其中有許多籠狀空穴和通道.這種結(jié)構(gòu)使它很容易可逆地吸收或失去水及其他小分子,如二氧化碳、氨、甲醇、乙醇等，但它不能吸收那些大得不能進(jìn)入空穴地分子。因此它