高中化學(xué)知識(shí)點(diǎn)：?jiǎn)钨|(zhì)硅

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中化學(xué) 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


硅：


①元素符號(hào)：Si
②原子結(jié)構(gòu)示意圖：
③電子式：
④周期表中位置：第三周期ⅣA族
⑤含量與存在：在地殼中的含量為26．3％，僅次于氧，在自然界中只以化合態(tài)存在
⑥同素異形體：晶體硅和無(wú)定形硅



硅的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)：

（1）物理性質(zhì)：晶體硅是灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體，它的結(jié)構(gòu)類似金剛石，具有較高的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)，硬度也很大，它的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。 （2）化學(xué)性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)不活潑
①常溫下，除與氟氣、氫氟酸及強(qiáng)堿溶液反應(yīng)外，與其他物質(zhì)不反應(yīng)

(雕刻玻璃)

②在加熱條件下，能與氧氣、氯氣等少數(shù)非金屬單質(zhì)化合


(4)制備：在電爐里用碳還原二氧化硅先制得粗硅：，將制得的粗硅，再與Cl2反應(yīng)后，蒸餾出SiCl4，然后用H2還原SiCl4可得到純硅。有關(guān)的反應(yīng)為：。



碳族元素中碳和硅的一些特殊規(guī)律:

1.金剛石和晶體硅都是原子晶體，但金剛石不導(dǎo)電，晶體硅能導(dǎo)電．且金剛石的熔點(diǎn)(大于3550℃)比硅的熔點(diǎn)(1410℃)高；石墨是過渡型晶體或混合型晶體，也能導(dǎo)電。
2.碳和硅都能跟O2反應(yīng)生成氧化物，碳的兩種氧化物CO和CO2在常溫下是氣體，而硅的氧化物SiO2 在常溫下是固體。
3.碳跟堿溶液不反應(yīng)，而硅跟堿溶液能反應(yīng)。
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
4．碳在高溫時(shí)能跟水蒸氣反應(yīng)，而硅不能。
C+H2O(g)CO+H2
5．碳跟氫氟酸不反應(yīng)，而硅能跟氫氟酸反應(yīng)。
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
6．碳能被濃硫酸(或濃硝酸)氧化生成二氧化碳，但硅不能被濃硫酸(或濃硝酸)氧化。
C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(濃)4NO2↑+2H2O+CO2↑
7．碳和硅都具有還原性，且硅的還原性比碳強(qiáng)，但在高溫時(shí)碳能把硅從SiO2中還原出來(lái)。
2C+SiO2Si+2CO↑
8．碳的氯化物都不能自燃，而SiH4能自燃。
SiH4+2O2==SiO2+2H2O
9．通常情況下，周態(tài)CO、CO2都是分子晶體，熔、沸點(diǎn)都很低；而SiO2是原子晶體，熔、沸點(diǎn)較高。
10．CO2溶于水且能跟水反應(yīng)生成碳酸，SiO2卻不能.
11．CO2跟氫氟酸不反應(yīng)，而SiO2能跟氫氟酸反應(yīng).
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
12．CO2跟堿溶液反噓生成正鹽或酸式鹽，而SiO2 跟堿溶液反應(yīng)只生成正鹽。
CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
CO2+NaOH==NaHCO3
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
13．在溶液中Na2SiO3可轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2CO3，而在高溫條件下Na2CO3又可轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2SiO3。
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑


硅及其化合物的幾種反常現(xiàn)象:

1．Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si 可從平衡移動(dòng)的角度理解，由于高溫下生成了氣態(tài)物質(zhì)CO2它的放出降低了生成物的濃度，有利于應(yīng)反正向進(jìn)行，故可發(fā)生反應(yīng)：SiO2+2CSi+2CO↑
2．部分非金屬單質(zhì)能與堿溶液反應(yīng)，但其中只有 Si與堿反應(yīng)放出H2 常見的非金屬單質(zhì)與堿溶液的反應(yīng)有：
Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O①
3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O②
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③
在反應(yīng)①②中，Cl2、S既作氧化劑又作還原劑：在反應(yīng)③中，Si為還原劑。
3．非金屬單質(zhì)一般不與弱氧化性酸反應(yīng)，而硅不但能與氫氟酸反應(yīng)，而且還會(huì)產(chǎn)生H2
4．硅酸不能由相應(yīng)的酸酐與水反應(yīng)制得制取硅酸的實(shí)際過程很復(fù)雜，條件不同可得到不同的產(chǎn)物，通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脫水得到的一系列酸。原硅酸經(jīng)兩步脫水變?yōu)镾iO2，SiO2是硅酸的酸酐，是一種不溶于水的同體，不能直接用它制備硅酸，用SiO2制取硅酸時(shí)，可先將SiO2溶于燒堿中，再向溶液中加入足量的鹽酸或通入過量的CO2，析出的膠狀物就是原硅酸，將原硅酸在空氣中脫水即得硅酸，反應(yīng)原理可理解為：
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓
H4SiO4==H2SiO3+H2O
5．非金屬氧化物的熔沸點(diǎn)一般較低，但SiO2的熔沸點(diǎn)卻很高非金屬氧化物一般為分子晶體，但SiO2為原子晶體。分子晶體中分子以分子問作用力相結(jié)合，而分子間作用力很弱，破壞它使晶體變?yōu)橐后w或氣體比較容易；而在SiO2晶體中每個(gè)硅原子與四個(gè)氧原子相結(jié)合，形成硅氧四面體，在每個(gè)硅氧四面體結(jié)構(gòu)單元中Si—O 鍵的鍵能很高，同時(shí)硅氧四面體結(jié)構(gòu)單元可通過共用頂角氧原子連成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以要使它熔融，必須消耗更多的能量，因此SiO2的熔沸點(diǎn)很高。
6．SiO2是酸性氧化物卻能跟HF作用
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，此反應(yīng)并不是因?yàn)镠F的酸性，而是因?yàn)闉槌叵耂iF4為氣態(tài)物質(zhì)，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，這是SiO2的突出特性，當(dāng)然也是HF 的特性。
7．H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3。但卻能發(fā)生如下反應(yīng)：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
強(qiáng)酸制備弱酸作為判斷反應(yīng)方向的依據(jù)，只適用于水溶液體系，而在非水溶液的條件下不一定適用，在高溫下能發(fā)生反應(yīng)：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+ CO2↑的原因是H2SiO3難揮發(fā)，H2CO3易揮發(fā)，這符合高沸點(diǎn)物質(zhì)制低沸點(diǎn)物質(zhì)的反應(yīng)規(guī)律，與此反應(yīng)類似的還有：
2NaCl+H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl↑
NaNO3+H2SO4(濃)NaHSO4+HNO3↑
上述兩反應(yīng)并不是由于H2SO4的強(qiáng)酸性，而是由于H2SO4為高沸點(diǎn)酸，HCl、HNO3為低沸點(diǎn)酸。



硅的用途：


高純硅可作半導(dǎo)體材料，制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件，還可以制造太陽(yáng)能電池。硅的合金用途也很廣，如含硅4%的鋼具有良好的導(dǎo)磁性，可用來(lái)制造變壓器的鐵芯；含硅15%左右的鋼具有良好的耐酸性，可用來(lái)制造耐酸設(shè)備。




相關(guān)高中化學(xué)知識(shí)點(diǎn)：二氧化硅

二氧化硅：


①化學(xué)式SiO2
②相對(duì)分子質(zhì)量：60
③類別：酸性氧化物
④晶體類型：原子晶體
⑥晶體中粒子間的作用力：共價(jià)鍵



二氧化硅的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)：

(1)物理性質(zhì)：無(wú)色透明或白色粉末，原子晶體，熔沸點(diǎn)都很高，堅(jiān)硬難熔，不溶于水，天然的二氧化硅俗稱硅石，是構(gòu)成巖石的成分之一。
(2)化學(xué)性質(zhì)：不活潑
①不與水反應(yīng)，不能跟酸(氫氟酸除外)發(fā)生反應(yīng)。
(氫氟酸不能盛放在玻璃容器中)。
②具有酸性氧化物的性質(zhì)，能跟堿性氧化物或強(qiáng)堿反應(yīng)。
(實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡膠塞而不用玻璃塞的原因)

(制玻璃)
③具有弱氧化性




知識(shí)點(diǎn)撥：


二氧化硅晶體的結(jié)構(gòu)若在硅晶體結(jié)構(gòu)中的每個(gè)Si—Si鍵中“插入”一個(gè)氧原子，便可得到以硅氧四面體 (SiO4)為骨架的二氧化硅的結(jié)構(gòu)，如圖所示。在二氧化硅晶體里，硅原子和氧原子交替排列，不會(huì)出現(xiàn)Si—Si鍵和O—O鍵，即每個(gè)硅原子與四個(gè)氧原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，每個(gè)氧原子與兩個(gè)硅原子形成共價(jià)鍵，因此，二氧化硅晶體中硅原子和氧原子的個(gè)數(shù)比為1：2，二氧化硅的化學(xué)式為SiO2.



二氧化硅的用途：

①光導(dǎo)纖維的主要原料
②石英的主要成分是SiO2，純凈的石英可用來(lái)制造石英玻璃。石英晶體中有時(shí)含有其他元素的化合物，它們以溶解狀態(tài)存在于石英中，呈各種顏色。純凈的SiO2晶體叫做水晶，它是六方柱狀的透明晶體，是較貴重的寶石。 水晶常用來(lái)制造電子工業(yè)中的重要部件、光學(xué)儀器，也用來(lái)制造高級(jí)工藝品和眼鏡片。
③瑪瑙石含有有色雜質(zhì)的石英晶體，可用于制造精密儀器軸承，耐磨器皿和裝飾品。


本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.portlandfoamroofing.com/gaozhong/367196.html

相關(guān)閱讀：專家指導(dǎo)：如何高效解決中考化學(xué)酸堿鹽問題