硅元素知識(shí)點(diǎn)3頁(yè)

1、二氧化硅和硅酸鹽1.硅元素的存在和硅原子的結(jié)構(gòu)(1)硅元素的存在在自然界中硅全部以化合態(tài)存在，硅是構(gòu)成巖石和許多礦物的基本元素，在地殼中的含量?jī)H次于氧，達(dá)到26.3%。硅的氧化物和硅酸鹽是硅的主要存在形式。(2)硅原子的結(jié)構(gòu)硅原子的最外層上有4個(gè)電子，其原子既不易失去電子又不易得到電子，主要形成四價(jià)的化合物。2二氧化硅(1)存在地球上天然的二氧化硅也叫硅石，是一種堅(jiān)硬難熔的固體，有結(jié)晶形和無(wú)定形兩大類。石英、水晶、瑪瑙的主要成分都是二氧化硅(SiO2)。 (2)結(jié)構(gòu)二氧化硅晶體是由硅原子和氧原子構(gòu)成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，晶體中硅原子和氧原子的個(gè)數(shù)比為1:2，不存在單個(gè)的SiO2分子。在SiO2晶體中

2、，每個(gè)Si原子周圍結(jié)合4O，Si在四面體的中心，氧原子在四面體的定點(diǎn)，同時(shí)每個(gè)O與2個(gè)Si相連，每個(gè)氧原子為2個(gè)四面體共有。(3)物理性質(zhì)二氧化硅是堅(jiān)硬、難熔的固體，不溶于水，不導(dǎo)電，純凈的二氧化硅晶體無(wú)色透明。(4)化學(xué)性質(zhì)酸性氧化物的性質(zhì)A與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽，高溫下SiO2與CaO反應(yīng)的方程式為：_。B與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水，常溫下SiO2與NaOH溶液反應(yīng)的方程式為：_。由于玻璃中含有SiO2，SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成的Na2SiO3會(huì)黏結(jié)玻璃，所以，盛放堿液的試劑瓶不能用玻璃塞，只能用橡皮塞。C與碳酸鹽在高溫下反應(yīng)，SiO2與CaCO3、Na2CO3反應(yīng)的方程式分別為：_；_。

3、與氫氟酸反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為：_，此反應(yīng)可用于玻璃上雕刻。弱氧化性，SiO2高溫下與C作用可制取粗硅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_。3硅酸(1)制備硅酸(H2SiO3)不溶于水，其酸性比碳酸的酸性弱，通常用可溶性硅酸鹽和其他酸性比硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)制得。Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃，常用作黏合劑。往Na2SiO3溶液中加入HCl，能制得硅酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(2)性質(zhì)及用途硅酸可與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水。硅酸溶于NaOH溶液的反應(yīng)方程式為_。硅酸的熱穩(wěn)定性差，受熱易分解，方程式為_。硅酸濃度較小時(shí)可逐漸聚合成膠體溶液硅酸溶膠，濃度較大時(shí)可形成軟而透明的硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干

4、凝膠，稱為硅膠。硅膠多孔，吸附能力強(qiáng)，常用作干燥劑和催化劑的載體。硅酸鹽和單質(zhì)硅1硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，分布極廣。硅酸鹽一般都不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。2硅酸鈉(Na2SiO3)的性質(zhì)、用途Na2SiO3固體俗稱泡花堿，水溶液俗稱水玻璃，是無(wú)色粘稠的液體，常作粘合劑、防腐劑、耐火材料。放置在空氣中會(huì)變質(zhì)，發(fā)生反應(yīng)方程式為：_。3用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成。硅酸鈉：Na2SiO3_硅酸鈣：CaSiO3_高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4_4 硅酸鹽巖石長(zhǎng)期在水的侵蝕下風(fēng)化為黏土，并且形成了土壤膠體。土壤膠體粒子因其表面積巨大且一般帶負(fù)電，能與NH4+、K+等數(shù)十種

5、生物所需的營(yíng)養(yǎng)離子，使土壤具有保肥能力。5 無(wú)機(jī)非金屬材料包括了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料兩大類。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是指陶瓷、水泥、玻璃等硅酸鹽產(chǎn)品。陶瓷是以黏土為原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的；制普通玻璃的原料有純堿、石灰石和石英；以黏土和石灰石為主要原料，經(jīng)研磨混合后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，再加入適量石膏，研成細(xì)粉得到普通水泥。6 碳化硅(俗稱金剛砂)具有正四面體結(jié)構(gòu)，硬度大，可作砂紙，砂輪的磨料；含4%的硅的硅鋼具有高的導(dǎo)磁性，主要用作變壓器鐵芯；硅橡膠耐高溫和低溫，用于制造火箭、導(dǎo)彈、 飛機(jī)的零件和絕緣材料；人工制造的分子篩主要作用吸附劑、催化劑等。單質(zhì)硅1物理性質(zhì)和重要用途硅有晶體硅

6、和無(wú)定形硅兩種同素異形體。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤硬而脆的固體，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)很高，硬度大。晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。晶體硅的用途廣泛。晶體硅可以用來(lái)制造晶體管和光電池，同時(shí)硅芯片是各種計(jì)算機(jī)、微電子產(chǎn)品的核心。2化學(xué)性質(zhì)硅元素原子的最外層電子數(shù)相同，都有4個(gè)電子，化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下除F2、HF酸和強(qiáng)堿外，硅不跟其他物質(zhì)起反應(yīng)。在加熱時(shí)可與一些非金屬和其他物質(zhì)反應(yīng)。 3 硅的工業(yè)制法2硅酸鹽工業(yè)硅酸鹽工業(yè) 以含硅物質(zhì)為原料經(jīng)加熱而制成硅酸鹽產(chǎn)品的工業(yè)，叫做硅酸鹽工業(yè)。如制造水泥、玻璃、陶瓷等的工業(yè)都屬于硅酸鹽工業(yè)。水泥、玻璃、陶瓷的比較水 泥玻 璃陶 瓷生產(chǎn)原料

7、粘土、石灰石、石膏純堿、石灰石、石英(過量)粘土生產(chǎn)設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯生產(chǎn)原理將原料磨細(xì)，混合后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，再加入適量石膏，并研成細(xì)粉Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2燒制前在坯體上涂彩釉主要成分硅酸三鈣(3CaOSiO2)硅酸二鈣(2CaOSiO2)鋁酸三鈣(3CaOA12O3)Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（Na2SiO3CaSiO34SiO2或Na2OCaO6SiO2）重要性質(zhì)具有水硬性，跟水摻和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬無(wú)固定熔點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)逐漸熔化（玻璃態(tài)物質(zhì)）具有抗氧性，耐高溫，絕緣，易成形種類礦渣硅酸鹽水

8、泥、沸石巖水泥有色玻璃：(加入Co2O3后的玻璃呈藍(lán)色，加入Cu2O后的玻璃呈紅色普通玻璃呈淡綠色是因?yàn)樵现谢煊蠪e2+)、石英玻璃、光學(xué)玻璃、玻璃纖維、鋼化玻璃土器、陶器、炻器、瓷器3新型無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料 最初的無(wú)機(jī)非金屬材料主要是指硅酸鹽材料，所以，硅酸鹽材料也稱為傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料隨著科學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，以及人們生活的需要，一些具有特殊結(jié)構(gòu)、特殊功能的新材料被相繼研制出來(lái)，如半導(dǎo)體材料、超硬耐高溫材料、發(fā)光材料等，這些材料稱為新型無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特性主要有：能承受高溫，強(qiáng)度大；具有電學(xué)特性；具有光學(xué)特性；具有生物功能高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維高溫結(jié)構(gòu)陶瓷光導(dǎo)纖維(光纖)氧化鋁陶瓷(人造剛玉)氮化硅陶瓷性能經(jīng)受高溫，不怕氧化，耐酸堿腐蝕，硬度大，耐磨損，密度小傳導(dǎo)光能力很強(qiáng)，能同時(shí)傳輸大量信息；抗干擾性能好，不發(fā)生電磁輻射；通訊質(zhì)量