硅和硅的化合物
硅和硅的化合物
中学化学竞赛试题资源库——硅和硅的化合物A组1．下列属于纯净物的是A 蓝宝石B 钢化玻璃C 王水D 氮化硅2．科索沃战争中，北约部队使用了大量的石墨炸弹，石墨炸弹的主要目标是A 发电厂B 医院C 机械厂D 化学武器库3．下列关于硅和硅的化合物叙述不正确的是①硅晶体的结构和金刚石相似，都是原子晶体；②硅是地壳中含量最多的元素；③单晶硅是良好的半导体材料；④二氧化硅是制造光导纤维的重要原料；⑤二氧化硅分子是由两个氧原子和一个硅原子组成的；③二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸。
A ①②③B ①⑤⑥C ③④⑤D ②⑤⑥4．生石灰中往往含有CaCO3和SiO2杂质，若检验是否存在这两种杂质，最适宜的试剂是A 氟化氢B 浓硫酸C 盐酸D 苛性钠5．某氧化物X难溶于水，能熔于熔融态的烧碱，生成易溶于水的化合物Y，将少量Y溶液滴入盐酸中，最终能生成一种白色的胶状沉淀，则X是A MgOB Al2O3C SiO2D P2O56．能与NaOH溶液反应的原子晶体是A 铝B 金刚石C 硅D 二氧化硅7．地壳中含量第一、第二两种元素之间形成的化合物，不具有的性质是A 可与碳酸钠反应B 熔点较高C 与水作用生成相应的酸D 与碳在电炉中共热可生成两种元素中的一种单质8．关于硅的下列叙述中，不正确的是A 在自然界中，硅既能以游离态形式存在，又能以化合态形式存在B 在硅晶体中，含有由共价键形成的硅原子环，其中最小的环上有6个硅原子C 常温下，硅可以与氟气、强碱溶液起反应D 在加热条件下，硅可与氧气、氯气、硝酸等物质反应9．下列叙述中错误的是：A 石灰石、高岭石、石英和水晶的主要成份都是SiO2B SiO2是通讯材料光导纤维的主要成份C 氧化铝陶瓷，氮化硅陶瓷都是主要的高温结构陶瓷D 含硅4%（质量分数）的钢，可制变压器铁芯10．下列关于硅和二氧化硅的叙述不正确的是A 晶体硅和二氧化硅晶体的结构都类似于金刚石B 晶体硅和二氧化硅晶体都常用来制造电子部件C 硅和二氧化硅都不与酸（氢氟酸除外）反应D 硅和二氧化硅都广泛存在于自然界中，天然单质硅叫硅石11.有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。
硅及硅的化合物相关化学知识点
高中化学：硅及硅的化合物考点一：硅的存在例1：下列叙述中，正确的是（）A．自然界中存在大量的单质硅B．石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C．二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱的溶液发生化学反应D．自然界中二氧化硅都存在于石英中解析：自然界中硅的含量很高，但都是以化合态形式存在，A选项错误；硅是亲氧元素，在自然界中主要以氧化物及硅酸盐形式存在，如石英、水晶、硅石等主要成分都是二氧化硅，C项正确，D项错误；二氧化硅的性质很稳定，C项错误。
答案：B点评：二氧化硅虽然能够和碱性氧化物、碱溶液反应，但不能说明二氧化硅的化学性质就活泼。
变式训练1：下列物质中，主要成分不是SiO2的是（）A．刚玉B．玛瑙C．水晶D．石英考点二：SiO2的性质例2：下列叙述正确的是( )A．因为有反应Na2CO3+SiO2=高温=Na2SiO3+ CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强B．碳和硅都是ⅣA族的元素，所以二氧化碳和二氧化硅的物理性质相似C．二氧化硅既溶于氢氧化钠溶液又能溶于氢氟酸，所以二氧化硅是两性氧化物D．二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，但二氧化硅不能和水反应生成硅酸解析：根据酸盐之间复分解反应进行的方向判断酸性强弱一般是在常温湿态下适用，在高温干态下不适用，事实上碳酸酸性比硅酸强，故A项错误；CO2和SiO2属不同类型晶体，在物理性质方面有很大差异，故B项错误；SiO2与氢氟酸反应，不属于酸性氧化物的通性，故C项错误；SiO2虽属于酸性氧化物，但不能直接与H2O反应生成H2SiO3，D项正确。
答案：D点评：Si02高温下能与碳酸盐反应，不能说明硅酸的酸性比碳酸强，而是遵循高沸点物质制低沸点物质的原理，又由于CO2是气体，生成后脱离反应体系，使反应向右进行彻底。
变式训练2-1：下列有关说法正确的是( )A．CO2与水反应生成碳酸，是酸性氧化物；SiO2不能与水反应生成相应的硅酸，不是酸性氧化物B．NaOH溶液不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶盛放C．除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质应选用水D．粗硅制备时，发生的反应为：SiO2+ C＝Si + CO2↑例2-2：熔融烧碱应选用的器皿是（）A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚C.生铁坩埚D.刚玉坩埚解析：石英坩埚和普通玻璃坩埚中都含有SiO2，烧碱能与SiO2发生如下反应：SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O；刚玉坩埚的主要成分是Al2O3，也能与NaOH 反应：Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O。
高一化学《硅》课件
硅元素是地壳中第二丰富的元素， 仅次于氧元素
硅元素在岩石、矿物、土壤、植物 和动物中都有存在
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硅元素主要以二氧化硅、硅酸盐等 形式存在
硅元素在自然界中主要以硅酸盐的 形式存在，如石英、长石、云母等 矿物
物理性质：无色透明，硬度高，熔 点高，导电性差
应用：广泛应用于半导体、太阳能 电池、光纤等领域
硅烷醇：SiH3OH，无色液体，易溶于水
硅烷醇醚：SiH3O-CH2-，无色液体，易 溶于水
硅烷醇盐：SiH3O-，无色液体，易溶于 水
硅烷醇酮：SiH3O-CH2-CO-，无色液体， 易溶于水
硅在高科技领域的 应用
硅是半导体工业的主要材料 硅的物理性质：导电性、热导率、光学性质等 硅的化学性质：稳定性、耐腐蚀性等 硅在半导体工业中的应用：集成电路、太阳能电池、LED等
三氧化二硅是一 种重要的半导体 材料，广泛应用 于电子、光学等 领域
硅的氧化物在自 然界中广泛存在， 如石英、硅藻土 等
硅酸酐：硅酸酐是硅酸和硅酸盐的统称，包括硅酸、硅酸盐等 硅酸酐的性质：硅酸酐具有很强的酸性，能与碱反应生成硅酸盐 硅酸酐的应用：硅酸酐广泛应用于玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料等领域
硅酸酐的制备：硅酸酐可以通过硅酸盐与酸反应、硅酸盐与碱反应等方式制备
硅对土壤的影响：硅是土壤中重要的微量元素，可以改善土壤结构，提高土壤肥力。 硅对水体的影响：硅可以降低水体中的重金属含量，改善水质。 硅对生物的影响：硅是生物体必需的微量元素，可以促进生物体的生长和发育。 硅对环境的影响：硅可以改善土壤和水体的环境，提高生物多样性。
硅元素是人体必需的微量 元素之一
未来展望和总结
硅材料在半导体领域的应用将更加广泛，如高性能计算、人工 智能等领域
硅知识点总结
硅及其化合物年月日硅元素在地壳中的含量排第二，在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅，常见的是二氧化硅、硅酸盐等。
硅的原子结构示意图为，硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族，硅原子最外层有4个电子，既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。
1、单质硅（Si）：（1）物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大。
（2）化学性质：①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。
Si＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。
Si＋O2SiO2Si＋2Cl2SiCl4（3）用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。
（4）硅的制备：工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。
SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4SiCl4＋2H2＝Si(纯)＋4HCl2、二氧化硅（SiO2）：（1）SiO2的空间结构：立体网状结构，SiO2直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。
（2）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。
（3）化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应：①与强碱反应：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。
②与氢氟酸反应[SiO2的特性]：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。
③高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO CaSiO3（4）用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。
硅和硅的化合物
SiO2晶体的空间结构： 正四面体型，立体网状结构。SiO2直接由 原子构成，不存在单个SiO2分子。SiO2只是组 成简式，不是分子式。 每个Si原子周围结合 4个O原子，Si在中心，O在 4个顶角；许多这样的四面体又通过顶角的O原子相 连接，每个 为 个 面体所共有，即每个 与 个 相 合 连接，每个O为两个四面体所共有，即每个O与2个Si相结合。
2
用途： ① 氧 硅 制造高 能 ①二氧化硅是制造高性能通讯材料 材料——光导纤维的重要原料。 光 的 料 ②石英用来制造石英电子表、石英钟。较纯净的石英用来制造石英玻 璃 石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器 璃，石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。 ③水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品和眼镜 片等。 ④玛瑙用于制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品。
用途： ①硅 ①硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可制成 来制造集成电路 体管 硅整 等半导体 件 制成 太阳能电池。 ②利用硅的合金 可用来制造变压器铁芯和耐酸设备等 ②利用硅的合金，可用来制造变压器铁芯和耐酸设备等。 制法 工业制法： 高温条件下
SiO2 + 2C → Si + 2CO↑ Si（粗硅） + 2Cl2 → SiCl4 SiCl4 + 2H2 → Si（精硅） + 4HCl
巩固与提升 固与 升 1.据《参考消息》报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”、“未 来的石油”的观点 来的石油 的观点。假如硅作为 假如硅作为一种普遍使用的新型能源被开发利用 种普遍使用的新型能源被开发利用 下列关于其有利因素的说法中，你认为不妥的是( ) A.便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料 于 存， 角 考虑， 最 料 B.自然界的含硅化合物易开采 C.硅燃烧放出的热量大，燃烧产物对环境污染程度低且容易有效控制 D.自然界中存在大量单质硅 自然界中存在 量单质硅
硅及其化合物
常温下
Si+F2 = SiF4 Si+4HF = SiF4↑ + 2H2↑
Si+2NaOH+H2O = NaSiO3+ 2H2↑
加热时
Si + O2 === SiO2 Si + Cl2 === SiCl4
2.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质， 最适宜的试剂是（ B ）
A.纯碱溶液
B.盐酸
C.硫酸
D.苛性钠溶液
3.下列物质中,主要成分不是SLeabharlann O2的是（A ）A.金刚砂
B.玛瑙
C.水晶
D.石英
三.硅酸 (H2SiO3)
1、制备: 可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应 Ｐ76实验４－１观察现象并填写下表
硅太阳能电池
电脑的中央处理器（CPU）
小
晶体硅、无定形
晶体结构
空间构型：正四面体
结
色：金属光泽
物理性质 态：灰黑色固体
熔点：高（1410℃） 硬度：大 质脆
Si
常温下不活泼，与HCL、H２SO４、 HNO３都不反应
常温下只能与ＨＦ、ＮａＯＨ溶液反应 化学性质
高温下可发生一些列反应 Ｓi＋C＝SiC Si＋O2＝ SiO2
作业 课本 P80页 1、4
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
实验室盛装NaOH溶液 的试剂瓶用橡皮塞而不 用玻璃塞，你知道为什 么吗？
防止玻璃中的SiO2与NaOH 溶液反应生成粘稠的Na2SiO3， 使瓶塞和瓶口粘在一起。
一节硅和硅的化合物最新版最新版
（2）物理性质： 熔沸点高、硬度大、半导体
硅化的学用性途质：：加常热温或能高与温F2能、与HFO、2、NCaOl2、H反C等应反; 应表现还原性
（5）硅的制法： SiO2+2C
高温
= Si +2CO
2、二氧化硅（SiO2)：
存在: 用途：
（3）物理性质： 坚硬难熔的固体，不溶于水 化学性质： 不溶于水的酸性氧化物
硅酸原钠硅是酸一：种H4白Si色O4 的同固上体物质,易溶于水,其水溶液 俗称多水硅玻酸璃：，硅呈酸粘或稠多状硅，酸能缩与水盐后酸的等产强物酸反应， 能与CO2和H2O反应。
• 硅酸盐
• 硅酸钠：Na2SiO3 • 高岭石：
Na2O·SiO2
Al2(Si2O5)(OH)4 粘 土：高岭土
Al2O3 ·2SiO2 ·2H2O
能与CaO、NaOH、HF等反应
硅酸（H2SiO3）: 不溶于水，酸性比碳酸弱
4、硅酸盐： Na2SiO3
晶体硅
二、硅
晶体硅是良好的半导体材料
无定形硅
晶体硅的结构
类似于金刚石
0. 硅的发现
硅石（硅的氧化物）、水晶早为古代人所认识， 古埃及就已经用石英砂为原料制造玻璃。由于硅石化 学性质稳定，除了氢氟酸外什么酸也不能侵蚀它、溶 解它，因此长期以来人们把它看成是不能再分的物质 大约在18世纪70年代，化学家们用萤石( CaF2 )与硫 酸作用发现氢氟酸以后，便打开了人们认识硅石复杂 组成的大门。尤其电池发明以后，化学家们利用电池 获得了活泼金属钾、钠，初步找到了把硅从它的化合 物中分离出来的途径。1823年，瑞典化学家贝采利乌 斯（1779~1848）用金属钾还原SiF4或用金属钾与氟硅 酸钾共热，首次制得粉状单质硅。
最新高考化学专题复习硅及含硅化合物之间的相互转化关系
备考备查清单[知识体系]硅及含硅化合物之间的相互转化关系[规律方法]1.(1)无机非金属材料分类无机非金属材料{传统无机非金属材料{玻璃水泥陶瓷}有抗腐蚀性、耐高温的优点，但质脆，经不起热冲击新型无机非金属材料{高温陶瓷光导纤维压电陶瓷生物陶瓷}能承受高温、强度高，有电学特性、光学特性和生物特性)(2)不要混淆二氧化硅和硅的用途用于制作光导纤维的是SiO 2，用于制作半导体材料、计算机芯片的是晶体硅。
(3)水晶、石英、玛瑙的主要成分是SiO 2；珍珠的主要成分是CaCO 3；钻石是金刚石；宝石的主要成分是Al 2O 3。
2.框图推断试题常用素材(1)直线型转化关系A B C――→X ――→X ①X 为O 2Na →Na 2O →Na 2O 2N 2→NO →NO 2或NH 3→NO →NO 2S →SO 2→SO 3或H 2S →SO 2→SO 3C →CO →CO 2或CH 4→CO →CO 2醇→醛→羧酸②X 为CO 2NaOH Na 2CO 3NaHCO 3――→CO2 ――→CO2 ③X 为强酸，如HClNaAlO 2Al(OH)3AlCl 3――→HCl ――→HCl Na 2CO 3NaHCO 3CO 2――→HCl ――→HCl ④X 为强碱，如NaOHAlCl 3Al(OH)3NaAlO 2――→NaOH ――→NaOH (2)交叉型转化(3)三角型转化(4)注意反应形式与物质的关系，特别是置换反应①金属―→金属：金属＋盐―→盐＋金属，铝热反应。
②金属―→非金属：活泼金属＋H 2O(或H ＋)―→H 2，2Mg ＋CO 22MgO ＋C 。
=====点燃 ③非金属―→非金属：2F 2＋2H 2O===4HF ＋O 2，2C ＋SiO 2Si ＋2CO ↑，C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2，X 2＋H 2S===2HX ＋S ↓。
=====高温 ④非金属―→金属，用H 2、C 冶炼金属。
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人造分子筛（具有均匀微孔结构的铝 硅酸盐）---主要用作吸附剂和催化剂。
晶体硅
四、硅
晶体硅是良好的半导体材料
无定形硅
晶体硅的结构 类似于金刚石
晶体硅带有金属光泽的灰黑色固体，熔点 高、硬度大、有脆性。化学性质不活泼。
硅的用途
太阳能电池：
变压器铁 芯等
练习一
1、写出SiO2与下列物质反应的化学方程式 并注明反应的条件 （1）HF
（2）氢氧化钠
（3）生石灰
练习二
1.请把下列式子改写成氧化物的形式 蛇纹石：H4Mg3Si2O9___________________________; 3MgO· SiO ·2H O
2 2 2
正长石：KAlSi3O8
K2O·Al2O3·6SiO2 __________________________;
无机非金属材料的主角---硅
第二课时
三. 硅酸盐
硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称， 硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，化学性质稳定。
硅酸钠是一种白色的固体物质,易溶于水,其水溶 液俗称水玻璃，呈粘稠状，能与盐酸等强酸反应， 能与CO2反应。
硅酸盐
硅酸钠：Na2SiO3
Na2O· SiO2
高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4
粘 土：高岭土
Al2O3 ·2SiO2 ·2H2O
实验4-2；取两个滤纸条分别放入蒸馏水和 硅酸钠饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透， 取出后稍钠饱和溶液
现象
能燃烧 不能防火
不能燃烧 能防火
H2SiO3 +2NaCl H2SiO3 +Na2CO3
结论
Na2SiO3 + 2H Cl Na2SiO3 + CO2 + H2O
CaO·3MgO ·4SiO2 _______
石
棉：CaMg3Si4O12
硅酸盐的用途
1.硅酸盐能形成土壤胶体，具有保 肥能力---大自然对人类及地球生物 的馈赠。
2.硅酸盐产品---陶瓷、玻璃、水泥。
普通玻璃的大致组成--Na2O · CaO · 6SiO2 水泥的主要成分--- 3CaO · SiO2、 2CaO · SiO2、 3CaO · Al2O3
其他含硅物质的用途 碳化硅（SiC，俗称金刚砂）---可 作砂纸、砂轮。 硅钢（含4%Si）---可作导磁材料 和变压器铁芯。 硅橡胶---制造火箭、导弹、飞机的 零件和绝缘材料。