x第一轮硅及其化合物

1、 2015届高三一轮复习届高三一轮复习硅及其化合物硅及其化合物考点考点1 1：Si的性质和用途 碳硅存在形态既有游离态也有化合态_结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与_类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质地软，有滑腻感晶体硅为_，有_光泽、硬度大、熔点_用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作_材料、硅芯片和硅太阳能电池一、硅的物理性质及用途。只有化合态金刚石灰黑色固体金属高半导体半导体化学性质化学性质碳碳(主要有主要有+2、+4价）价）硅（主要硅（主要+4价）价）还还原原性性与非金与非金属反应属反应与氧化与氧化物反应物反应与酸反与酸反应应与与

2、2O或碱反或碱反应应C + O2(足量足量) = CO2点燃点燃2C + O2(不足不足) =2 CO点燃点燃Si + O2=SiO2Si +2Cl2= SiCl4Si +2F2= SiF4（常温）（常温）C + CuO = Cu + CO22C + SiO2 = Si + 2CO高温高温C+2H2SO4(浓浓) =CO2+2SO2+2H2OSi+4HF=SiF4+ 2H2C + H2O = CO + H2高温高温Si+2NaOH+ H2O =Na2SiO3+ 2H2二二.硅的化学性质硅的化学性质一般表现还原性硅的化学性质小结：硅的化学性质小结：常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱

3、外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。在加热条件下，硅能跟一些非金属反应。(1)粗硅制取粗硅制取: SiO2 + 2C = Si (粗粗) + 2CO高温高温高温高温(2)粗硅提纯粗硅提纯 :Si (粗粗) + 2Cl2 = SiCl4SiCl4 + 2H2 = Si(纯纯) + 4HCl工业上制备硅的原理是什么？请写出有关化学工业上制备硅的原理是什么？请写出有关化学反应的化学方程式。反应的化学方程式。课堂思考课堂思考:1.（2009浙江）浙江）单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度

4、450500），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图 课堂练习课堂练习: 物质物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点沸点/57.712.8315熔点熔点/70.0107.2升华温度升华温度/180300162相关信息如下：四氯化硅遇水极易水解；硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相 应的氯化物；有关物质的物理常数见下表：实验室制备四氯化硅的装置示意图 请回答下列问题：请回答下列问题：（1）写出装置）写出装置A中发生反应的离子方程式中发生反应的离子方程式 _ ； 装置A中g管的作用是_； 装置B中的试剂是_； 装置C中的试剂是_ 。

5、（2）写出装置写出装置D中发生反应的化学方程式中发生反应的化学方程式 _ ；相关信息：相关信息：硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物；气直接反应生成相应的氯化物；题头信息：粗硅题头信息：粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质含铁、铝、硼、磷等杂质) （3）装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏（类似多次蒸馏）得到高纯度四氯化硅，精馏后的残留物中，除铁元素外可能还含有的杂质元素是_（填写元素符号）。物质物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点沸点/57.712.8315熔点熔点/70.0107.2升华温度升华温度/180300162题头信息：反

6、应温度450500相关信息相关信息 ： （4）装置F的作用是什么？相关信息如下：四氯化硅遇水极易水解； （5）画出尾气处理装置图。NaOH溶液NaOH溶液（6）写出四氯化硅经提纯后用氢气还原得高纯硅的化学方程式 SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl高温高温2.硅单质及其化合物应用范围很广。请回答下列问题：(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法，生产过程示意图如下：石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(纯)高纯硅焦炭高温精馏HClH2573 K以上1357 K写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式SiHCl3H2高

7、温Si3HCl 课堂练习课堂练习:石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(纯)高纯硅焦炭高温精馏HClH2573 K以上1357 K整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质，写出配平的化学反应方程_；H2还原SiHCl3过程中若混有O2，可能引起的后果是_。SiHCl33H2O = H2SiO3H23HCl 氧气与氢气混合，可能引起爆炸；氧气可能会氧化SiHCl3。 石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(纯)高纯硅焦炭高温精馏HClH2573 K以上1357 K(2)硅酸钠水溶液俗称水玻璃。取少量硅酸钠溶液于试管中，逐滴加入饱和氯化铵

8、溶液，振荡。写出实验现象并给予解释。现象：有白色胶状沉淀生成，有刺激性气体生成。弱酸根弱酸根SiO32 与与NH4 能发生双水解反应，化能发生双水解反应，化学方程式表示为学方程式表示为SiO32 2NH4 = 2NH3H2SiO3，因此既有沉淀又有刺激性气味的气体，因此既有沉淀又有刺激性气味的气体生成。生成。 考点考点2 2：SiO2的性质和用途物质二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO2类别均为_氧化物主要物理性质硬度_，熔沸点_，常温下为固体，_溶于水熔沸点低，常温下为气体，微溶于水一、一、 SiO2的物理性质的物理性质不不酸性酸性大大高高课堂思考课堂思考:问题问题2：SiO2和和CO2都是酸

9、性氧化物都是酸性氧化物,为什么它为什么它们的物理性质差别如此之大们的物理性质差别如此之大?结构不同,SiO2为原子晶体，CO2为分子晶体。石英砂、玻璃、沙子的主要成分为SiO2 在在SiO2的晶体中，每个硅原子的晶体中，每个硅原子与与_个氧原子结合，每个氧原子个氧原子结合，每个氧原子与与_个硅原子结合，即个硅原子结合，即SiO2晶晶体是由体是由Si和和O按按_的比例所的比例所组成的组成的_结构的晶体。结构的晶体。421：2立体空间网状立体空间网状Sio问题问题3： SiO2和和CO2都是酸性氧化物都是酸性氧化物, 结合它结合它们的结构分析它们的化学性质有何异同们的结构分析它们的化学性质有何异同

10、?课堂思考课堂思考:物质物质CO2(酸性氧化物)SiO2(酸性氧化物)与水与水与酸与酸与碱与碱与碱性与碱性氧化物氧化物与盐与盐CO2 +H2O H2CO3CO2+2OH- = CO32- +2H2OCO2+OH- = HCO3- CO2+CaO = CaCO3 CO2+H2O+Na2SiO3= Na2CO3 + H2SiO3SiO2+4HF = SiF4+2H2OSiO2+2OH- = SiO32- +H2OSiO2+CaO = CaSiO3 高温高温SiO2+Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2高温高温不反应不反应(故不能直接与水故不能直接与水反应制硅酸反应制硅酸)不反应不反应二、二

11、、 SiO2的化学性质的化学性质物质物质CO2(酸性氧化物酸性氧化物)SiO2(酸性氧化物酸性氧化物)制法制法CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2用途用途灭火剂、致冷剂、人工降雨、灭火剂、致冷剂、人工降雨、制纯碱、尿素等制纯碱、尿素等H2SiO3 = SiO2 + H2O光导纤维光导纤维、化学仪器、化学仪器、光学仪器、钟表、光学仪器、钟表、电子部件电子部件三、三、 SiO2的制备和用途的制备和用途问题问题4：氢氟酸如何保存？：氢氟酸如何保存？问题问题5：为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶：为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？用橡皮塞而不用玻璃塞？氢氟酸不

12、能盛放在玻璃器皿中，而应保存在塑氢氟酸不能盛放在玻璃器皿中，而应保存在塑料瓶中。料瓶中。SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,生成物生成物的具有粘性，久置使瓶塞打不开的具有粘性，久置使瓶塞打不开课堂思考课堂思考:1下列关于硅和硅的化合物叙述不正确的是()硅晶体的结构和金刚石相似，都含有共价键硅是地壳中含量最多的元素单晶硅是良好的半导体材料二氧化硅是制造光导纤维的重要原料二氧化硅分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸A B C D课堂练习课堂练习:D2判断下列说法是否正确。A盛放烧碱的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止 烧碱跟二氧化硅生成硅酸钠而

13、使玻璃塞与瓶口 粘在一起。B光导纤维是以二氧化硅为主要原料制成的。C二氧化碳气体通入紫色石蕊试液中,溶液变蓝。D工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到含 少量杂质的粗硅。E二氧化硅不与任何酸反应，可用石英制造耐酸 容器。ABD课堂练习:3下列反应中，能说明SiO2是酸性氧化物的是() SiO24HF = SiF42H2O SiO2CaO = CaSiO3 SiO22NaOH = Na2SiO3H2O SiO22C = Si2COA B C D4.将过量CO2通入下列溶液中，最终溶液变浑浊的是()饱和Na2CO3溶液Na2SiO3溶液NaAlO2溶液Ca(ClO)2溶液CaCl2溶液A B C

14、D全部BC5下列离子方程式不正确的是()A石英与烧碱溶液反应： SiO22OH = SiOH2OB往烧碱溶液中通入少量CO2： CO22OH= COH2OC往水玻璃中加入盐酸：2HSiO = H2SiO3D向小苏打溶液中加入过量石灰水： 2HCOCa22OH = CaCO32H2OCOD考点3：硅酸和硅酸盐1.1.硅酸的硅酸的性质性质(1)物理性质：不溶于水。(2)化学性质。 弱酸性：与NaOH溶液反应 不稳定性：受热易分解由Na2SiO3与酸反应制得： Na2SiO3+H2SO4 = H2SiO3+Na2SO4Na2SiO3+CO2+H2O = Na2CO3 + H2SiO33.3.硅酸的硅

15、酸的用途用途2.2.硅酸的硅酸的制备制备硅胶可用作干燥剂一一.硅酸硅酸问题问题6：如何用：如何用SiO2制备硅胶？制备硅胶？课堂思考课堂思考:1.硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3）：可溶于水，其水溶液称）：可溶于水，其水溶液称为水玻璃可作肥皂填料、木材防火剂、黏胶剂。为水玻璃可作肥皂填料、木材防火剂、黏胶剂。硅酸盐常表示成氧化物的形式：硅酸盐常表示成氧化物的形式：硅酸钠硅酸钠Na2SiO3Na2OSiO2高岭土高岭土Al2(Si2O5)(OH)4Al2O32SiO22H2O正长石正长石KAlSi3O8K2OAl2O36SiO2二二. .硅酸盐硅酸盐: :由硅、氧和金属组成的化合物由硅、氧和金属组

16、成的化合物CaCO3+SiO2 = CaSiO3+CO2Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2高温高温水泥玻璃陶瓷生产原料石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英黏土主要设备水泥回转窑玻璃窑陶瓷窑2.无机非金属材料(硅酸盐材料)问题问题7：玻璃的主要成分是什么：玻璃的主要成分是什么?课堂思考课堂思考:高温高温1.判断下列说法是否正确(1)碳化硅化学性质稳定，可用于生产耐高温水泥( )(2)氮化硅硬度大熔点高，可用于制作高温陶瓷和轴承(3)可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品( )(4)普通玻璃是由纯碱、石灰石和石英砂制成的，其熔 点很高( )(5)水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐

17、制品()(6)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂()课堂练习课堂练习: （2009浙江）浙江）单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质)，粗硅与氯气反应生成四氯化硅（反应温度450500），四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图 物质物质SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸点沸点/57.712.8315熔点熔点/70.0107.2升华温度升华温度/180300162相关信息如下：四氯化硅遇水极易水解；硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相 应的氯化物；有关物质的物理常数见下表：实验室制备四

18、氯化硅的装置示意图 请回答下列问题：请回答下列问题：（1）写出装置）写出装置A中发生反应的离子方程式中发生反应的离子方程式 _ ； 装置A中g管的作用是_。 小结1：气体发生装置的基本类型 (根据反应物质的状态和反应条件) 小结小结2 2：防堵塞装置：防堵塞装置思考：思考：b瓶的作用是什么？瓶的作用是什么？2.防堵塞防堵塞.流动的气体若在前方受阻，锥形瓶流动的气体若在前方受阻，锥形瓶内液面下降，玻璃管中水柱上升内液面下降，玻璃管中水柱上升 .1.防倒吸防倒吸 . （2）装置B中的试剂是_； 装置C中的试剂是_ 。1.饱和酸式盐溶液：饱和酸式盐溶液：饱和饱和NaHCO3溶液能除去溶液能除去CO2

19、中混有的中混有的HCl、SO2饱和饱和NaHSO3溶液能除去溶液能除去SO2中混有的中混有的HCl、SO3饱和饱和NaHS溶液能除去溶液能除去H2S中混有的中混有的HCl气体。气体。2.酸性酸性KMnO4溶液：溶液：利用它的强氧化性，可以除去具有还原性的气体，利用它的强氧化性，可以除去具有还原性的气体，如除去如除去CO2气体中的气体中的SO2、H2S等。等。 小结小结1 1：除杂装置：除杂装置 液态干燥剂液态干燥剂 固态干燥剂固态干燥剂装装置置常见常见干燥剂干燥剂可干燥可干燥气体气体不可干燥不可干燥 气体气体浓硫酸无水CaCl2碱石灰H2,O2,Cl2,SO2,CO,N2,CH4O2,Cl2,HCl,SO2, H2,CO,N2,CH4H2,O2,N2,CH4,NH3