硅及其化合物

硅及其化合物知識導(dǎo)圖表示方法性質(zhì)一用途:制瞰一性質(zhì)溺酸性化硅存在性質(zhì)用途:硅芯片廠結(jié)構(gòu):空間網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)氨-一性質(zhì):酸性氧化物通性用途」「用途:光導(dǎo)纖維用途」一、碳和硅1.單質(zhì)的存在形態(tài)、物理性質(zhì)和用途碳硅存在形態(tài)游離態(tài)和化合態(tài)化合態(tài)物理性質(zhì)金剛石：熔點(diǎn)高、硬度大石墨：硬度小、電的良導(dǎo)體灰黑色固體，有金屬光澤、熔點(diǎn)高、硬度大，有脆性用途金剛石用作切割刀具，石墨用作電極、鉛筆芯半導(dǎo)體材料、光電池、芯片、合金材料2.碳化學(xué)性質(zhì)：一般表現(xiàn)還原性(1)與氧氣反應(yīng)氧氣足量:c+o2些座CO2氧氣不足:2C+O^=2CO(2)與氧化物反應(yīng)①與Fe2O3反應(yīng)3C+FeO高溫3CO+2Fe23②與SiO2SiO2+2C高溫Si+2COf（3）與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)與濃硫酸：C+2H2SO4（濃）-^CO2T+2SO2T+2H2O②與濃硝酸：C+4HNO3（濃）-^—CO2f+4NO2f+2H2O

3、硅化學(xué)性質(zhì)：一般表現(xiàn)還原性與非金屬反應(yīng)? …點(diǎn)燃與O2反應(yīng)：Si+O2^=SiO2與F2反應(yīng)：Si+2F2===SiF4與C12反應(yīng)：Si+2Cl2===SiCl4與HF反應(yīng)：Si+4HF==SiF4f+2H2f與強(qiáng)堿反應(yīng)：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2f二、氧化物1、CO、CO2碳的氧化物COCO2電子式、結(jié)構(gòu)式:o::c::o:O=C=O分子極性極性分子非極性分子氧化物類型不成鹽氧化物酸性氧化物物理性質(zhì)無色氣體、難溶于水，有毒無色氣體，能溶于水，無毒化學(xué)性質(zhì)跟堿反應(yīng)一般不反應(yīng)典型酸酐、與堿反應(yīng)跟O2反應(yīng). 點(diǎn)燃可燃性2CO+O2 2CO2氧化/還原性還原性：Fe2O3+3CO-^―2Fe+3CO2fCO+CuO=^=Cu+CO.2氧化性但不強(qiáng)C+CO2A2CO用途氣體燃料，還原劑滅火劑、致冷劑、純堿2、CO2與SiO2酸性氧化物的通性(1)與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸;(2)與堿液反應(yīng)；(3)與堿性氧化物反應(yīng);(4)與某些鹽反應(yīng)；(5)與酸堿指示劑反應(yīng)。

物質(zhì)二氧化硅二氧化碳結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，不存在單個分子存在單個CO2分子主要物理性質(zhì)硬度大，熔、沸點(diǎn)高、常溫下為固體、不溶于水熔、沸點(diǎn)低，常溫下為氣體，微溶于水化學(xué)性質(zhì)①與水反應(yīng)不反應(yīng)：難溶與水的酸性氧化物CO2+H2O—H2CO3②與酸反應(yīng)只與氫氟酸反應(yīng)：SiO2+4HF==SiF」+2H2O不反應(yīng)③與堿(NaOH)液反應(yīng)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞)CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O或CO2+NaOH===NaHCO3④與鹽反應(yīng)如與Na2CO3、CaCO3反應(yīng)制玻璃(原料：石英、石灰石、純堿)：SiO2+CaCO3高溫CaSiO3+CO2fSiO+NaCO高溫NaSiO+CO?2 23 23 21如與Ca(ClO)2反應(yīng)：Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3l+2HClO⑤與堿性氧化物反應(yīng)如與CaO反應(yīng)：SiO2+CaO高溫CaSiO3如與Na2O反應(yīng)：CO2+Na2O^Na2CO3用途光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件制飲料、制碳酸鹽三、硅酸和硅酸鹽1、 硅酸物理性質(zhì)硅酸不溶于水，其酸性比碳酸弱，使紫色石蕊試液變紅色。酸性比碳酸弱的酸有：H2SiO3、HClO、HAlO2、苯酚化學(xué)性質(zhì)硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：H2SiO3=^=SiO2+H2O硅酸能與堿溶液反應(yīng)，如與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：HSiO+2NaOH===NaSiO+2HO23 23 2硅酸在水中易聚合形成膠體。硅膠吸附水分能力強(qiáng)，常用作干燥劑硅膠可以用來作干燥劑，而且可以重復(fù)使用。硅膠是由硅酸凝膠mSiO2?〃H2O適當(dāng)脫水而成的顆粒大小不同的多孔物質(zhì)。具有開放的多孔結(jié)構(gòu)，比表面(單位質(zhì)量的表面積)很大，能吸附許多物質(zhì)，是一種很好的干燥劑、吸附劑和催化劑載體。2、 .硅酸鈉物理性質(zhì)白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱水玻璃，有黏性?；瘜W(xué)性質(zhì)①水解顯堿性；②與酸性較硅酸強(qiáng)的酸反應(yīng)，化學(xué)方程式分別為：制硅酸：與鹽酸反應(yīng)：Na2SiO3+2HCl===H2SiO3i+2NaCl與CO,水溶液反應(yīng)：NaSiO+CO+HO===HSiO；+NaCO.用途：黏合劑(礦物膠)，耐火阻燃材料。硅酸鹽概念：由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。表示方法：硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，多用氧化物的形式表示它們的組成，如硅酸鈉 (Na2SiO3)寫成NaO-SiO，鉀云母(KHALSiQQ寫成KO-3A1O-6SiO-2HOo2 2 2 3312 2 23 2 2傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料(1)普通玻璃主要原料：石英、石灰石、純堿主要成分：Na2CO3、SiO2、CaCO3(2)普通硅酸鹽水泥主要原料：石灰石、黏土。主要設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯注：一、 碳、硅單質(zhì)及其化合物的特性一般情況，非金屬元素單質(zhì)熔沸點(diǎn)低，硬度小，但硅、金剛石熔沸點(diǎn)高，硬度大，其中金剛石為硬度最大的物質(zhì)。一般情況，非金屬元素單質(zhì)為絕緣體，但硅為半導(dǎo)體，石墨為電的良導(dǎo)體。一般情況，較強(qiáng)氧化劑+較強(qiáng)還原劑===較弱氧化劑+較弱還原劑，而碳卻能還原出比它更強(qiáng)的還原劑：SiO2+2C高溫Si+2COf，F(xiàn)eO+C高溫Fe+COJ硅為非金屬，卻可以和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，放出氫氣：Si+2NaOH+H2O===N色SiO3+2H2f。一般情況，較活潑金屬+酸===鹽+氫氣，然而Si是非金屬，卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)：Si+4HF===SiF；T+2H2f。一般情況，堿性氧化物+酸===鹽+水，SiO2是酸性氧化物，卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)：SiO2+4HF==SilV+2H2O。一般情況，較強(qiáng)酸+較弱酸鹽===較弱酸+較強(qiáng)酸鹽.雖然酸性：H2CO3>H2SiO3，卻能發(fā)生如下反應(yīng)：NaCO+SiO高溫NaSiO+CO」。23 2 2 3 2一般情況，非?；顫娊饘?Na、K等)才能夠置換出水中的氫，但C+H2O(g)高溫CO+H2.一般情況，非金屬氧化物與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，如SO3+H2O==H2SO4，但SiO2不溶于水，不與水反應(yīng)。二、 CO2與堿、鹽的反應(yīng)與堿反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷反應(yīng)原理少量CO2 過量CO2NaOH 版之嚀 NaHCQ2NaOH+CO2===Na，CO3+H2ONaOH+CO2===NaHCO3

(2)反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷(2)反應(yīng)后溶質(zhì)成分的判斷x〃NaO^溶質(zhì)成分1]<2Na2CO3與NaOH1x=2Na2CO3"<x<1Na2CO3與NaHCO3x=1NaHCO3x>1NaHCO3也可用數(shù)軸表示:NaOHNa2CO3n(CO2)

n(NaOH)18阪0。n(CO2)

n(NaOH)0frnNaOH Na2CO3NaHC°3與鹽溶液的反應(yīng)CO2+Na2CO3+H2O===2NaHCO3CO2(少量)+Ca(ClO)2+H2O===CaCO3；+2HC1OCO+NaSiO+HO===HSiOl+NaCO.2 2 3 2 2 3 2 3三、五個“同”同素異形體：由同種元素組成的性質(zhì)不同的單質(zhì)，叫做這種元素的同素異形體。如紅磷和白磷都是由磷元素形成的單質(zhì)，但常溫下紅磷在空氣中能穩(wěn)定存在而白磷在空氣中能自燃(須保存在冷水中)，紅磷和白磷的完全燃燒產(chǎn)物都是五氧化二磷。白磷、紅磷都是磷元素的同素異形體。在常見的元素中碳、氧、硫等也存在著同素異形現(xiàn)象，如，金剛石、石墨和富勒烯(C60、C70等)都是碳的同素異形體；O2、O3是氧的同素異形體；晶體硅、無定形硅是同素異形體。同位素：同分異構(gòu)：同系物：同一物質(zhì)：例1：往含0.2molKOH和0.1molCa(OH)2的溶液中持續(xù)地通入CO2氣體，當(dāng)通入氣體的

體積為6.72L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時立即停止，則在這一過程中，溶液中離子的物質(zhì)的量n和通入CO2的體積V的關(guān)系示意圖正確的是（氣體的溶解忽略不計(jì)）（）［名師精析］將CO2通入混合液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：TOC\o"1-5"\h\z2OH-+CO2+Ca2+==CaCO3；+H2O ①2OH-+CO2===CC2-+H2O ②CO；-+H2O+CO2===2HCO- ③CaCO3+H2O+CO2==Cm+2HCO- ④溶液中Ca2+的物質(zhì)的量為0.1mol,Ca2+完全沉淀發(fā)生反應(yīng)①需消耗0.2molOH-,共消耗離子的物質(zhì)的量為0.3mol,此時消耗CO2的體積為2.24L,溶液中剩余的0.2molOH-繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)②，當(dāng)通入4.48LCO2時，消耗0.2molOH-,生成0.1molCO2-，溶液中離子的物質(zhì)的量減少0.1mol，再繼續(xù)通入CO2,發(fā)生反應(yīng)③，溶液中離子的物質(zhì)的量增加，當(dāng)通入6.72LCO2時溶液中離子的物質(zhì)的量增加0.1mol.［答案］D另：把多元弱酸的酸酐（或弱酸）通入其正鹽溶液中，可以繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)的酸式鹽.如：CO2+Na2CO3+H2O===2NaHCO3SO2+Na2SO3+H2O===2NaHSO3H2S+Na2S===2NaHS.例2：將足量的CO2不斷通入NaOH、Ba（OH）2、NaAlO2的混合溶液中，生成沉淀的物質(zhì)的量與通入CO2的體積之間的關(guān)系可表示為（）

解析:CO2先與OH-、Ba2解析:CO2先與OH-、Ba2+反應(yīng)生成BaCO3沉淀,Ba2+完全沉