硅及其化合物
一、硅( silicon) 单质
1、存在形态:有晶体硅和无定形硅两种同素异形体
2、晶体结构:正四面体形
3、物理性质:灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高、硬度大、质脆、导电性介于导体和绝缘体之间,是好的半导体材料。
4、化学性质 (1) 常温下的反应:
非金属单质:Si+2F2==SiF4
酸:
Si+4HF==SiF4↑+2H2 ↑
碱:
Si+2NaOH +H2O == Na2SiO3+2H2↑ (2) 高温下的反应:
Si+O2 高温 SiO
2 Si+2Cl2 高温 SiCl4
5、硅的制备 (1) 工业上制粗硅
SiO2 + 2C (2) 由粗硅制纯硅
Si+2Cl2 高温 高温
Si+2CO ↑
石英砂
焦炭
电炉中
粗硅
SiCl4
SiCl4+2H2 高温 Si+4HCl
二、二氧化硅和硅酸
1、二氧化硅(SiO2 ) (1) 存在SiO2 是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12%,其存在形态有结晶形和无定形两大类,通称硅石。
(2) 用途 结晶型:石英 玛瑙 水晶。
无定形:硅藻土
①、制光导纤维
②、石英玻璃制化学仪器
③、石英表、石英钟 ④、水晶制光学仪器和工艺品
⑤、玛瑙制精密轴承和装饰品
(3) 物理性质:熔点高,硬度大的固体、不溶于水,纯净的SiO2 晶体无色透明 (4) 结构:空间网状结构 (5) 化学性质:稳定,不活泼
1 具有酸性氧化物的性质:(不溶于水且不和水反应) ○与强碱反应 :SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O 与碱性氧化物反应:SiO2+CaO
高温 CaSiO3
2 与HF的反应:SiO2+4HF==SiF4 ↑+2H2O ○3 弱氧化性:SiO2+2C○
高温 Si +2CO↑
(工业上制粗硅) 高温 4 与某些盐反应:Na2CO3+SiO2○
Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2高温 CaSiO3+CO2 ↑ (工业上制玻璃的主要反应) [思考与交流]
1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸?
HF能腐蚀玻璃,因此,盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。
2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞?
NaOH溶液能与玻璃中的SiO2 反应生成Na2SiO3 ,使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。
2、硅酸(H2SiO3) 硅酸是一种比碳酸还要弱的弱酸,它不溶于水,不能使指示剂变色,是一种白色粉末状的固体。
A)H2SiO3也是一种很弱的酸,我们也可以用硅酸盐来制备硅酸。 Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3 ↓
Na2SiO3+H2SO4==Na2SO4+H2SiO3 ↓
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3 ↓
(酸性
H2SiO3
B) 如果对硅酸加热,其可以分解生成SiO
2H2SiO3
△ H2O +SiO2
三、硅酸盐 (silicate)
1、定义:硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。
硅酸盐结构复杂,一般不溶于水,性质很稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠。
2、硅酸钠
(1)物理性质:白色固体,易溶于水,水溶液俗称水玻璃或泡花碱。 (2) 化学性质:相对稳定,不能燃烧,不易被腐蚀,热稳定性强
3、表示方法:
原则:金属氧化物(较活泼------较不活泼 )
1 找组成元素
○2 写成氧化物的形式 方法:○3 原子个数比不变
○4 检查有无遗漏
○硅酸钠: Na2O·SiO2 石棉:3MgO·CaO·4SiO2 长石:K2O·Al2O3·6SiO2 普通玻璃:CaO·Na2O·6SiO2 黏土:Al2O3·2SiO2·2H2O 4 传统硅酸盐材料,具有特殊功能的含硅物质。
水泥 黏土 玻璃
石英 陶瓷