17.硅及其化合物
[考试要求]
1.掌握硅和二氧化硅的结构、物理性质、化学性质、用途和制法,能从数学立体几何知识的角度理解硅和二氧化硅的晶体结构。
2.了解硅酸盐工业的含义和原理,掌握水泥和玻璃的工业制法,化学成分和化学反应原理。
3.了解无机非金属材料结构和性质特征以及它们的特殊用途。
[命题趋势]近几年高考题中硅的知识点常与元素周期表、粗硅的提纯以及无机化合物推断等知识综合考核。
[要点梳理]
1、硅单质
(1)硅元素的含量与存在
在地壳里,硅的含量在所有元素中居第 位,仅次于 ,全部以 态形式存在,是构成矿物和岩石的主要元素。
(2)硅晶体的结构与主要物理性质
晶体,具有 体的空间网状结构; 色,有金属光泽;硬度 ,熔沸点 ,但都低于金刚石,是良好的半导体材料。
(3)硅的化学性质
在常温下化学性质稳定,只能与氟气、氢氟酸和强碱溶液反应:
Si+
Si+4HF=SiF4+2H2
Si + 2NaOH + H2O == Na2SiO3 + 2H2↑(该反应的氧化剂是H2O,还原剂是Si)
(4)高纯硅的制法
高温
△
△
2、二氧化硅
(1)硅晶体的结构与主要物理性质
晶体的结构:晶体二氧化硅是硅原子和氧原子以 键形成的 状的 晶体,因此二氧化硅硬度 ,熔点 , 导电, 溶于水。
(2)二氧化硅的化学性质
二氧化硅中的硅处于硅元素的最高价+4,反应中只能 ,得电子表现弱氧化性(与焦炭、镁等反应)和酸性氧化物的通性,它是H2SiO3和H4SiO4的酸酐,能与碱性氧化物反应,如: ;能与强碱反应,如: ,所以盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,只能用橡皮塞;能与氢氟酸剧烈反应 ,故氢氟酸应保存在塑料瓶中。
3、硅酸及硅酸盐的性质
①原硅酸和硅酸均不溶于水,其酸性比碳酸弱(注意:不能用水和二氧化硅直接反应制H2SiO3 )。原硅酸(H4SiO4)很不稳定,在空气中易失水生成硅酸,其反应式为: 。硅酸加热后会发生分解生成SiO2和H2O。