4-1-硅和二氧化硅(改)资料

第1讲

无机非金属材料的主角——硅①掌握碳、硅单质及其氧化物、酸、盐的性质②了解碳及其化合物在生产中的应用和对生态环境的影响③了解硅及其化合物在信息技术、材料科学等领域的应用④掌握碳族元素结构和性质的递变。08年考试大纲要求①金刚石、石墨、硅、SiO2的结构和性质的比较②C、CO的还原性、CO2的制取、检验和性质③CO2与NaOH,SiO2与C等反应生产的确定与计算④碳酸盐的性质⑤碳酸盐工业、无机非金属材料⑥环保，C的氧化物污染常见考点一、硅（Si）硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体1、灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体2、熔、沸点高、硬度大Si晶体硅的结构

晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是由一个硅原子与4个硅原子结合形成正四面体，许多这样的正四面体向周围空间延伸形成空间网状的结构。化学性质常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质（如：氧气、氯气、硫酸等）反应；在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。1、与氟气反应：2、与氢氟酸反应：3、与强碱NaOH溶液反应：4、与氯气反应：5、与氧气反应：Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑Si+2Cl2==SiCl4Si+O2==SiO2△6、与氮气反应：3Si+2N2Si3N4==△==△Si+2H2SiH4（不稳定）7、与氢气反应：8、与碳反应：Si＋CSiC==△练习1、关于硅的化学性质的叙述中，正确的是A．常温时不和任何酸反应B．常温时硅与卤素单质均不反应C．单质硅比金刚石熔点低D．单质硅比碳的非金属性强C练习2、下列事实说明了硅具有金属性还是具有非金属性。(1)与HF反应__________________。(2)硅酸的水溶液呈弱酸性____________。(3)能与NaOH溶液反应______________，但生成H2______________。金属性非金属性非金属性金属性硅的工业制备SiCl4+2H2==4HCl+Si(纯度高的晶体硅)高温SiO2粗硅SiCl4Si+C+Cl2精馏+H2高温高温高温高温SiO2+2C==2CO↑+Si(含杂质的粗硅)高温Si+2Cl2==SiCl4生成的液态SiCl4经精馏、除硼、砷等，再用H2还原，将高纯硅再经区域熔炼法，提纯为超纯硅而用于半导体原料．硅的存在在自然界中，没有游离态的硅，以化合态存在，例如：硅酸盐等，在地壳中含量居第二位，是岩石和地壳的主要元素。硅的用途集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。集成电路晶体管练习：在实验室里，将细砂粉（SiO2）与镁粉混合加热，也可得到粗硅，反应的化学方程式为SiO2+2Mg==2MgO+Si高温MgO+2HCl==MgCl2+H2OMg+2HCl==MgCl2+H2Mg2Si+4HCl==2MgCl2+SiH4镁、氧化镁及硅化镁（Mg2Si）这样得到的硅不纯净，往往含有杂质等，杂质是这些杂质可用盐酸除去，有关反应的化学方程式为二氧化硅坚硬难熔（溶）的固体，俗称“硅石”,旧称“矽石”，二氧化硅广泛存在于地壳的岩石中（石英、水晶）二氧化硅的熔点（1723℃）沸点（2230℃）高，硬度大，不导电.二氧化硅结构SiO化学性质：十分稳定（1）酸性氧化物：强碱：2NaOH+SiO2==Na2SiO3+H2O（所以，不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、Na2SiO3等溶液。）但不溶于水，也不与水反应，只能间接制取硅酸。硅酸H2SiO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓H2SiO3==SiO2+H2OCO2？（２）常温与氢氟酸反应4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O碱性氧化物：SiO2+CaO===CaSiO3高温盐：Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑高温CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑高温难挥发制取易挥发氢氟酸可用于玻璃的雕刻，不用玻璃仪器保存强酸制弱酸吗？为确认CH3COOH、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱，设计了下图装置，一次实验即可达到目的,不必再选用其它酸性溶液）。CaCO3饱和NaHCO3Na2SiO3溶液CH3COOH例５3、用途：光导纤维、光学仪器、电子仪器、工艺品（水晶、玛瑙）、石英玻璃、玻璃原料和建筑材料等。污染：硅肺病（矽肺病），长期吸入SiO2粉尘1.地壳中含量第一和第二的两种元素形成的化合物，不具有的性质是

A.熔点很高

B.是酸酐，与水反应生成对应的酸C.可与生石灰反应

D.与碳在高温下反应可制取两元素中的一种单质2.熔融烧碱应选用的器皿是A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚C.生铁坩锅D.陶瓷坩埚3.生石灰中往往含有杂质CaCO3和SiO2，要检验是否存在这两种杂质，最好选用A.水B.盐酸C.硫酸D.烧碱溶液BCB4、硅酸盐：硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐（约占地壳质量的95%）

②种类多、结构复杂：

可以写成氧化物的形式活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·二氧化硅·水Al2(Si2O5)(OH)4KAlSi3OxX=8K2O·Al2O3·6SiO2①多数不溶于水，但Na2SiO3的水溶液俗称“水玻璃”，无色粘稠的溶液，是一种矿物胶，可用做粘合剂、防腐剂、木材防火剂。Al2O3·2SiO2·2H2OSiSiO2H2SiO3Na2SiO3SiCSiF4CaSiO3转化已知A是一种不溶于水的酸性氧化物。回答：

(1)A是

，B是

，D是

。(2)写出①→⑤各步反应的化学方程式，如是离子反应请改写成离子方程式。SiO2Na2SiO3H2SiO3石墨金刚石碳的几种同素异形体1、什么叫同素异形体？2、金刚石、石墨和足球烯中谁是由分子构成？它们的结构、性质有什么不同？★碳的化学性质足球烯二、碳一氧化碳二氧化碳电子式--------氧化物类型物理性质化学性质制法3、碳的氧化物比较（见P47）不成盐氧化物酸性氧化物无色无味气体，比空气密度略小，难溶有毒无色无味气体，比空气密大，可溶(1∶1)干冰还原性、可燃性CO+O2—CuO+CO—弱氧化性、酸性氧化物；C+CO2—Mg+CO2—HCOOH——C+H2O——CaCO3+2HCl—CaCO3——∶O∶∶C∶∶O∶∶∶4、碳氧化物之间的转化CO2MgH2OCCa(ClO)2H2OgCOCuOO2Na2CO3NaAlO2②①③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑾⑿Ca(OH)2已知：HCOOHCO↑+H2O浓H2SO460~80℃（1）右图装置的实验目的？（2）制CO不需加热的原因？（3）怎样操作方法可控制速率？（4）该装置有什么优点？

用CO还原氧化铜，并检验其氧化产物

混合时，可产生大量的热，达到反应所需的温度

改变振动试管的力度，可控制液体交界面气泡产生的速率无污染练习1（2）当CO2与CO的混和气体通过该装置时，先分离得到的是

，活塞操作是

；然后得到

，活塞操作是

.

CO打开b，关闭aCO2

打开a，关闭b

练习2某无色混合气体可能含有CO2、CO、H2O水蒸气、H2中的一种或几种，依次进行如下连续处理假定每步处理均反应完全：①通过碱石灰时，气体体积变小②通过赤热的氧化铜时，固体变为红色③通过白色硫酸铜粉末时，粉末变为蓝色④通过澄清的石灰水时，溶液变得浑浊。由此可以确定原混合气体中A一定含有CO2、H2O，至少含有H2、CO中的一种B一定含有H2O、CO，至少含有CO2、H2中的一种C一定含有CO、CO2，至少含有H2O、H2中的一种D一定含有CO、H2，至少含有H2O、CO2中的一种D练习3向下列溶液中通入过量CO2，最终出现浑浊的是1、CaCl2溶液2、Ca(ClO)2溶液3、NaAlO2溶液4、硅酸钠溶液5、氢氧化钙饱和溶液6、苯酚钠饱和溶液7、碳酸钠饱和溶液8、醋酸钠饱和溶液练习4CCO2H2CO3CO32-

同素异形体

酸性氧化物弱酸正（原）盐SiSiO2H2SiO3H4SiO4SiO32-SiO44-分子晶体不稳定，酸酐与水化合原子晶体不溶性，酸酐不与水化合单质氧化物酸盐对比

族周期

ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA1234567

HHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaGaGeAsSeBrKrRbSrInSnSbTeIXeCsBaTlPbBiPoAtRnFr金属性逐渐增强非金属性逐渐增强金属性逐渐增强非金属性逐渐增强CSiGeSnPbCSiGeSnPb三.碳族元素碳族元素单质的物理性质元素符号单质的物理性质颜色、状态密度熔点沸点g·cm-3OCOCCSiGeSnPb金刚石：无色固体石墨:灰黑色固体晶体硅:灰黑色固体银灰色固体银白色固体蓝白色固体3.512.252.325.357.2811.34355036521410937.4231.9327.5482748272355283022601740CSiGeSnPb相似性递变性1、最外层都有4个电子，化合价主要有+4和+2，易形成共价化合物。2、气态氢化物的通式：RH43、最高价氧化物对应的水化物通式为H2RO3或R(OH)4原子结构单质物性单质化性核电荷数增大、电子层增多原子半径增大熔沸点降低?单质密度增大非金属性减弱、金属性增强最高价氧化物对应水化物的酸性减弱氢化物的稳定性减弱1.下列叙述正确的是A.SiH4、CH4、NH3的热稳定性逐渐增强B.碳族元素的主要化合价均为+2和+4价C.H3AsO4、H4GeO4、H2SeO4的酸性依次减弱D.硅是一种导电性良好的导体E.铅原子最外层上有2个电子F.碳族元素的稳定化合价均为+4G.碳族元素的简单原子不易形成离子化合物H.碳族元素的最高价氧化物均易溶于水ABG练习2.若发现114号新元素,下列有关X可能具有的性质是A.X是非金属元素B.X的+2价化合物比+4稳定C.XO2具有强氧化性D.X有稳定的氢化物B、C3、已知：还原性Sn2+>Fe2+，氧化性PbO2>Cl2，试写出下列化学方程式：①氯气与锡共热：___________________②氯气与铅共热：___________________③PbO2浓盐酸共热__________________④能说明Sn2+还原性比Fe2+还原性强的离子方程式是_______________________.⑤把棕色的PbO2投入亚硫酸溶液中充分反应，可观察到棕色的PbO2逐渐变成白色固体物质。Sn+2Cl2=▲=SnCl4Pb+Cl2=▲=PbCl2PbO2+4HCl=▲=PbCl2+Cl2↑+2H2OPbO2+H2SO3=PbSO4+H2OSn2++2Fe3+=Sn4++2Fe2+5、铅从单质到化合物都有着广泛的应用，如制造焊锡、铅蓄电池、化工耐酸设备以及X射线的防护材料等。以Pb、PbO2为电极、以H2SO4溶液为电解液组成的铅蓄电池，由于硫酸浓