无机非金属材料的主角－硅：17《无机非金属材料的主角——硅》.doc

无机非金属材料的主角－硅：17《无机非金属材料的主角——硅》.doc第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅【本节学****要点】,主要物理性质、,知道石英、水晶、硅石、玛瑙与SiO2的关系,了解SiO2的网状结构,掌握SiO2的化学性质。【重难点讲解】重难点一、二氧化硅和硅酸SiO2与CO2的比较物质SiO2CO2晶体微粒Si原子和O原子(不存在SiO2分子)CO2分子物理性质熔点高(1723℃)低(-57℃)沸点高(2230℃)低(-79℃)硬度大小溶解性不溶于水常温微溶于水与水反应不反应CO2+H2O=H2CO3(可逆)化学性质与HF酸反应4HF+SiO2SiF4↑+2H2O不反应与NaOH溶液SiO2+CO2+NaOHNaHCO32NaOHNa2SiO3+H2O或CO2+2NaOHNa2CO3+H2O与盐反应SiO2+Na2CO3高温Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3高温CaSiO3+CO2↑(制玻璃)CO2+Na2SiO3+H2OH2SiO3↓+Na2CO3CO2+Na2CO3+H2O2NaHCO3与碱性氧化物反应CaO+SiO2高温CaSiO3CaO+CO2CaCO3Na2O+CO2Na2CO3与C反应SiO2+2C高温=Si+2CO↑C+CO2△=2CO相同点①都是酸性氧化物、都能与强碱、碱性氧化物反应。②都有弱氧化性特别提醒(1)SiO2中硅元素为+4价,是Si元素的最高价态,具有较弱的氧化性能与C在高温下反应。(2)SiO2是酸性氧化物与水不反应,只能用相应的可溶性硅酸盐与酸反应制得。(3)实验室中,盛放Na2SiO3溶液、NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,要用橡胶塞。原因是玻璃中含有SiO2,与NaOH溶液反应生成Na2SiO3,Na2SiO3溶液有很强的黏合性,能将玻璃塞和玻璃瓶黏合在一起,久之不能打开。(4)Na2SiO3溶液易与空气中的CO2反应生成H2SiO3,故应密封保存。(5)因HF能腐蚀玻璃,所以实验室不能用玻璃瓶保存氢***酸,也不能用玻璃塞。氢***酸可用于雕刻玻璃。重难点、(1)硅的化学性质①常温下,除与F2、HF酸、强碱反应外,硅不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等其他物质反应与F2反应:Si+2F2=SiF4与氢***酸反应:Si+4HF=SiF4↑+2H2↑与NaOH溶液反应:Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑②加热时,Si能与O2、Cl2等反应Si+O2=高温SiO2Si+2Cl2=高温,SiCl4(2)硅的制备①制取粗硅SiO2+2C高温,Si+2CO↑②粗硅的提纯:SiCl2,SiCl4H2,Si+HClSi+2Cl2高温,SiCl4,SiCl4+2H2高温,Si+4HCl特别提醒C与SiO2反应,产物为CO,而不是CO2,粗硅先与Cl2反应,生成挥发性的SiCl4,挥发出来的SiCl4再与H2反应生成Si和HCl。“特性”小结(1)硅的“特性”①非金属单质一般为非导体(石墨能导电),硅的晶体是良好的半导体材料。②Si的还原性大于C,但C能在高温下还原出Si:SiO2(石英砂)+2C(焦炭)高温,Si(粗硅)+2CO↑。③非金属单质跟碱作用一般无H2放出,但Si能跟强碱溶液作用放出H2:Si+2NaOH+H2O,Na2SiO3+2H2↑。金属H2+金属氧化物――→高温金属+H2O,单质一般不跟非氧化性酸作用,但Si能跟HF作用:Si+4HFSiF4↑+2H2↑。,(2)硅的化合物“特性”,①酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与HF作用。,SiO2+4HFSiF4↑+2H2O,②SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接与水作用制备H2SiO3。,③无机酸一般易溶于水,但H2SiO3难溶于水。,④硅酸钠水溶液称泡花碱或水玻璃,但却是盐溶液,并不是碱。,⑤H2CO3的酸性强于H2SiO3,所以有Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3↓+Na2CO3,但高温下,Na2CO3+SiO2高温,Na2SiO3+CO2↑也能发生。,,方法和步骤,(1)将硅酸盐中所有元素都写成氧化物,较活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水,(2)在各氧化物前添上未知数x、y、z等,(3)依据原子守恒列出等式,求出x、y、z等,(4)x、y、z的具体数值写在氧化物前面,(5)氧化物之间以“·”隔开,若系数配置出现分数应化为整数。,例如:正长石KAlSi3O8不能写成12K2O·12Al2O3·3SiO2,应写成K2O·Al2O3·6SiO2。,特别提醒,(1)由于硅酸盐的组成与结构很复杂,为了简化对硅酸盐组成的表示方法,采用了氧化物法。实际上