硅及其化合物

高三復習非金屬及其化合物第一講無機非金屬材料的主角—硅［考綱解讀］1?了解Si元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)及應用。了解Si元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境、生活質(zhì)量的影響。一 基礎知識材料、新技術為背景考查Si元素及其重要化合物的性質(zhì)及應用。1、硅存在：地殼里硅的含量居第 位，自然界中僅有 態(tài)存在。晶體結構：晶體硅與金剛石結構相似：屬于 晶體，該晶體中每個硅原子以鍵與， 個硅原子相連構成一個小正四面體，以此為單元向空間無限延伸構成空間網(wǎng)狀結構。由于 ，晶體硅的熔沸點或硬度均低于或小于金剛石。物理性質(zhì)：有金屬光澤的灰黑色固體，熔點高，硬度大?；瘜W性質(zhì)：Si+2F= 常溫下fSi+4HF= Si+2NaOH+H2O= Si+O2==== 加熱或高溫下” △lSi+2C嚴=== 用途：晶體硅是良好的半導體材料，在計算機等電子工業(yè)，可用作半導體芯片、大規(guī)模集成電路等。硅是人類將太陽能轉化為電能的常用材料，所以硅還用于制造光電池。硅的制備：工業(yè)上，用C在高溫下還原SiO2可制得粗硅。SiO2+2C=Si(粗)+2C0f Si(粗)+2CI2=SiCI4 SiCI4+2H2=Si(純)+4HCI2、二氧化硅(1)二氧化硅的晶體結構在SiO晶體中一個Si原子跟四個0原子形成 個共價鍵，即每1個Si原子周2圍結合 個0原子，同時每個0原子跟 個Si原子相結合。(2)物理性質(zhì)：熔點高，硬度大，不溶于水。(3)化學性質(zhì)：弱氧化性：具有酸性氧化物的通性：CaO+SiO=高溫 2NaOH+SiO2=== CaCO+SiO===溫3 2 C.其它反應：SiO+HF=== 2(4)用途：光導纖維的主要原料就是二氧化硅。石英的主要成分是 ，較純凈的石英可用來制造石英玻璃，制造耐高溫的化學儀器、石英電子表、石英鐘等。透明的石英晶體（水晶），常用來制造電子工業(yè)中的重要部件、光學儀器，也用來制成高級工藝品和眼鏡片等。瑪瑙是含有有色雜質(zhì)的石英晶體，它可用于制造精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品等?！纠?】不能用磨口玻璃瓶貯存的一組物質(zhì)是 （ ）溴水氯水碘水 B.氫溴酸鹽酸氫硫酸C.濃硫酸濃硝酸濃鹽酸 D.NaOH溶液Na2CO3溶液水玻璃3、 硅酸（HSiO）：23（1） 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。（2） 化學性質(zhì)：a、HSiO是一種弱酸，酸性比碳酸還要弱，硅酸 （填“能”或“不能”）使紫色石蕊試液變紅色。TOC\o"1-5"\h\zb、 硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解： 。C、硅酸能與堿溶液反應，如與NaOH溶液反應的化學方程式為 。（3）制備：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制?。海◤娝嶂迫跛嵩恚㎞aSiO+2HCI=2NaCI+HSiO/2 3 2 3Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3!+Na2CO3（此方程式證明酸性：H2SiO3VH2CO3）盜 <3 盜 盜 盜 <3 盜 <3 盜 <3 盜 亠（4）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。（1） 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TOC\o"1-5"\h\z木材防火劑。在空氣中會變質(zhì)，反應為： 。（2） 硅酸鹽氧化物表示法：硅酸鹽由于組成比較復雜，常用氧化物的形式表示（活潑金屬氧化物f較活潑金屬氧化物f二氧化硅f水）。例:硅酸鈉：Na2SiO3Na2O?SiO2 硅酸鈣：CaSiO3CaO?SiO2練習：高嶺石［Al（SiO）（OH）］可表示為： ；2 2 5 4正長石（KAlSiO）可表示為： 。3 8（3）硅酸鹽的用途：傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)三大產(chǎn)品有：玻璃、陶瓷、水泥。二、感悟高考：1、（09年廣東）下列關于硅單質(zhì)及其化合物的說法正確的是硅是構成一些巖石和礦物的基本元素水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品高純度的硅單質(zhì)廣泛用于制作光導纖維陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料①② B.②③ C.①④ D.③④2、(11年廣東)下列說法正確的是硅材料廣泛用于光纖通訊 B.工藝師利用鹽酸刻蝕石英制作藝術品C.水晶項鏈和餐桌上的瓷盤都是硅酸鹽制品D.粗硅制備單晶硅不涉及氧化還原反應判斷下列說法是否正確，正確的劃“丁”，錯誤的劃“X”(1)Si和燒堿溶液反應，改變反應物用量，都可用同一離子方程式表示()(2009重慶理綜，8③TOC\o"1-5"\h\zH+、I-、NO亍、SiO；-不能大量共存 ( )(2011.廣東理綜，8A)SiO2是酸性氧化物，能與NaOH溶液反應 ()(2010?山東理綜，13A)二氧化硅不與任何酸反應，可用石英制造耐酸容器 ( )(2011?江蘇，4B)(5)二氧化硅的分子式是SiO2 ( )(2010?上海，2B)(2011.山東理綜，10)某短周期非金屬元素的原子核外最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，該元素 ( )在自然界中只以化合態(tài)的形式存在單質(zhì)常用作半導體材料和光導纖維最高價氧化物不與酸反應D.氣態(tài)氫化物比甲烷穩(wěn)定三、課后練習1、 青石棉(cricidolite)是世界衛(wèi)生組織確認的一種致癌物質(zhì)，是《鹿特丹公約》中受限制的46種化學品之一，青石棉的化學式為：NaFeSiO(0H)，青石棉用稀硝酸溶液處理時，258222還原產(chǎn)物只有N0,下列說法正確的是A.青石棉是一種易燃品且易溶于水B青石棉的化學組成用氧化物的形式可表示為：Na0?3Fe0?Fe0?8Si0?H0TOC\o"1-5"\h\z2 23 2 21molNaFeSi0(0H)與足量的硝酸作用，至少需消耗6L3mol/LHN0溶液25822 2 31molNaFeSi0(0H)與足量氫氟酸作用，至少需消耗5.5L2mol/LHF溶液25822 22、 某溶液中含有NO-、SiO2一、Al0-、S2—等四種陰離子，若向其中加入過量的鹽酸溶液，3 3 2微熱并攪拌，再加入過量的Na0H溶液，則溶液中大量減少的陰離子是A.N0- B.SiO2- C. S2- D.A10-3 3 25、 有10g不純CaCO樣品與足量鹽酸作用后生成4.44gCO，且溶液中殘留難溶物質(zhì)。則32對于此樣品中是否存在①MgCO②KCO③SiO雜質(zhì)的判斷正確的是3 2 3 2A.肯定含①③，不含② B.肯定含①③，可能含②C.肯定含②③，不含① D.肯定含②③，可能含①6、 C0通入下列各溶液中，不會產(chǎn)生沉淀的是2A.CaCl和Ba(N0)的混合液B.BaCl和Na0H的混合液2322C.NaCO飽和溶液 D.水玻璃(硅酸鈉溶液)237、 下列說法正確的是(N表示阿佛加德羅常數(shù))A常溫下常壓下，3g甲醛氣體含有的原子數(shù)是0.4NA7.95gCuO被CO完全還原，轉移的電子數(shù)為0.1NA100mLlmol/L的NaPO溶液中含有離子數(shù)多于0.4N3 4 A60gSi0和12g金剛石中各含有4N個Si—0鍵和4N個C—C鍵2 A A8、 關于硅的下列敘述中，不正確的是在自然界中，硅既能以游離態(tài)形式存在，又能以化合態(tài)形式存在在硅晶體中，含有由共價鍵形成的硅原子環(huán)，其中最小的環(huán)上有6個硅原子常溫下，硅可與氟氣、強堿溶液反應在加熱條件下，硅可以與氧氣、氯氣、硝酸等物質(zhì)反應9、 有一根粗鋁含鐵和硅雜質(zhì)，取等質(zhì)量的樣品分別投入足量的稀鹽酸和稀氫氧化鈉溶液中，放出氫氣的質(zhì)量相等，該粗鋁含鐵和硅的量的關系正確的是①物質(zhì)的量之比為2:1②物質(zhì)的量之比為3:13質(zhì)量之比為2:1；④質(zhì)量之比為4:1A.②④ B.②③ C.①④ D.只有④10、 美國〃9?11〃恐怖襲擊事件給紐約帶來了一場嚴重的環(huán)境災難——石棉污染，易使吸入石棉者患肺癌，已知石棉是硅酸鹽礦物，某種石棉的化學式可表示為：CaMgSi0(OH)，X、2xy222Y的值分別為A.8， 3 B.5， 8 C.3， 8 D.5， 511、 硅單質(zhì)及其化合物應用范圍很廣.請回答下列問題:⑴制備硅半導體材料必須先得到高純硅.三氯甲硅烷(SiHCI3)還原法是當前制備高純硅的主要方法,生產(chǎn)過程示意圖如下:晶F阿麗頁1竺腳t庖]懐:札-[jVoTl寫出由純SiHCI3制備高純硅的化學反應方程式 .整個制備過程必須嚴格控制無水無氧.SiHCI3遇水劇烈反應生成H2SiO3,HCI和另一種物質(zhì),寫出配平的化學反應方程式 ；H