硅及其化合物學案

1、硅及其化合物 考試標準知識條目必考要求加試要求1.硅在自然界的存在形式aa2.硅及其化合物(以SiO2和Na2SiO3為例)的重要性質(zhì)ab3.工業(yè)制備高純硅的方法ab4.三大硅酸鹽產(chǎn)品：水泥、陶瓷、玻璃aa5.硅、二氧化硅在信息技術、材料科學等領域中的應用aa6.光導纖維的組成和作用a1.硅的存在硅元素具有親氧性，在自然界中僅以化合態(tài)存在，表現(xiàn)形式為SiO2和硅酸鹽，硅單質(zhì)主要有晶體硅和無定形硅兩大類。2.硅及其化合物的性質(zhì)和用途物質(zhì)物理性質(zhì)化學性質(zhì)用途Si晶體硅屬于原子晶體，灰黑色，有金屬光澤，硬度大，熔點高。(1)Si2F2SiF4(2)Si2Cl2SiCl4(3)Si4HF=SiF42H

2、2(4)2Si2NaOH2H2O=Na2SiO32H2晶體硅可用作半導體材料、硅芯片和硅太陽能電池SiO2晶體SiO2屬于原子晶體，硬度大，熔、沸點高，難溶于水和有機溶劑(1)酸性氧化物性質(zhì)SiO2CaOCaSiO3SiO22NaOH=Na2SiO3H2O(2)特性SiO24HF=SiF42H2O光導纖維、光學儀器、電子部件Na2SiO3白色，可溶于水的粉狀固體，水溶液稱為水玻璃，有黏性，顯堿性(1)Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3(2)Na2SiO3CO2(少量)H2O=Na2CO3H2SiO3黏合劑、礦物膠、耐火阻燃材料3.高純硅的制備(1)工藝流程(2)反應原理SiO22C

3、Si2CO(石英砂)(焦炭)(粗硅)Si(粗)2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si(純)4HCl。4.無機非金屬材料(1)傳統(tǒng)無機非金屬材料，如水泥、玻璃、陶瓷等硅酸鹽材料。常見硅酸鹽材料比較水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料石灰石、黏土純堿、石灰石、石英黏土主要設備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯陶瓷窯玻璃生產(chǎn)中的兩個重要反應：Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2；CaCO3SiO2CaSiO3CO2。(2)新型無機非金屬材料，如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、光導纖維、生物陶瓷、壓電陶瓷等。正誤辨析正誤判斷，正確的打“”，錯誤的打“×”(1)單質(zhì)硅常用作半導體材料和光導纖維(×)(2)硅在自然界中只以化合態(tài)的

4、形式存在()(3)硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(×)(4)SiO2不與任何酸反應，可用石英制造耐酸容器(×)(5)向一定濃度的Na2SiO3溶液中通入適量CO2出現(xiàn)白色沉淀，證明H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性強()(6)水泥、玻璃、青花瓷、水晶、瑪瑙都屬于硅酸鹽產(chǎn)品(×)題組一硅及其化合物的性質(zhì)1.下列關于硅的說法中不正確的是()A.硅是非金屬元素，但它的單質(zhì)是有金屬光澤的灰黑色固體B.硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料C.硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應D.硅與氟、氯、溴、碘在一定條件下能直接化合答案C解析硅的化學性

5、質(zhì)不活潑，但在常溫下能與F2、氫氟酸、強堿溶液等反應，C項錯誤。題組二工業(yè)制取高純硅2.(2016·紹興選考適應性考試)已知A與D均為非金屬單質(zhì)，其中A有多種同素異形體，其轉(zhuǎn)化關系如下圖。請回答：(1)反應為工業(yè)制粗硅原理，寫出E化學式_。(2)反應的化學方程式為_。答案(1)CO(2)2MgCO22MgOC解析A為非金屬單質(zhì)，A有多種同素異形體，且A能與SiO2反應生成單質(zhì)D，可推知A為碳，D為Si。B為CO2，C為MgO，E為CO。反應和的化學方程式分別為2MgCO2 2MgOC2CSiO2 Si2CO。3.硅單質(zhì)及其化合物應用范圍很廣。請回答下列問題：(1)制備硅半導體材料必須

6、先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過程示意圖如下：寫出由純SiHCl3制備高純硅反應的化學方程式：_。整個制備過程必須嚴格控制無水無氧。SiHCl3遇水劇烈反應生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出配平的化學方程式：_；H2還原SiHCl3過程中若混入O2，可能引起的后果是_。(2)下列有關硅材料的說法正確的是_(填字母)。A.碳化硅化學性質(zhì)穩(wěn)定，可用于生產(chǎn)砂紙、砂輪等B.含4%硅的硅鋼具有很高的導磁性，主要用作變壓器鐵芯C.高純度的二氧化硅可用于制造高性能通訊材料光導纖維D.普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，有固定的熔點E.鹽酸可以與硅反

7、應，故采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅答案(1)SiHCl3H21 357 K,Si3HClSiHCl33H2O=H2SiO33HClH2高溫下H2與O2混合發(fā)生爆炸(2)ABC解析(1)H2還原SiHCl3可制備Si，化學方程式為SiHCl3H2Si3HCl。SiHCl3與H2O反應生成H2SiO3、HCl和H2；用H2還原SiHCl3過程中若混入O2，則高溫下H2與O2反應發(fā)生爆炸。(2)A項，碳化硅硬度很大，可用于生產(chǎn)砂紙、砂輪等；B項，含4%硅的硅鋼具有很高的導磁性，主要用作變壓器鐵芯；C項，高純度的SiO2可以制造光導纖維；D項，普通玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，

8、是由石英(SiO2)、石灰石、純堿高溫下反應產(chǎn)生的，化學方程式為Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2，CaCO3SiO2CaSiO3CO2，為混合物，沒有固定的熔點；E項，Si與鹽酸不反應。題組三硅及其化合物的重要用途4.(2016·奉化3月模擬)下列說法錯誤的是()A.高純度的單質(zhì)硅被廣泛應用于制作計算機芯片B.鉛筆芯的主要成分是石墨C.利用高純硅可以制成光電池，將光能直接轉(zhuǎn)化為電能D.SiO2可用于制造光導纖維和半導體答案D解析制作半導體的材料是單質(zhì)硅。5.材料與化學密切相關，表中對應關系錯誤的是()選項材料主要化學成分A剛玉、金剛石三氧化二鋁B大理石、石灰石碳酸鈣C普通水泥、普通玻璃硅酸鹽D沙子、石英二氧化硅答案A解析剛玉的成分是Al2O3，金剛石的成分是C，A錯誤；大理石