19.硅及其化合物高一化學(xué)人教版2019

一、硅1.結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)硅分為晶體和無定形體兩種。晶體硅是一種具有金屬光澤的灰黑色固體，從微觀結(jié)構(gòu)上看，晶體硅的結(jié)構(gòu)和金剛石的結(jié)構(gòu)形同，結(jié)構(gòu)中最小的環(huán)為“椅式六元環(huán)”。晶體硅熔點(diǎn)高（）、硬度大、有脆性。元素在元素周期表中的位置為金屬和非金屬的交界處，所以晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。2.化學(xué)性質(zhì)硅在反應(yīng)中即不容易得到電子、也不容易失去電子，所以晶體硅的性質(zhì)十分穩(wěn)定。在特殊條件下，晶體硅能夠和某些物質(zhì)反應(yīng)。3.單質(zhì)硅的制備4.單質(zhì)硅的用途利用硅的半導(dǎo)體性能可以制成計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備和家用電器等的芯片，以及太陽能光伏電站、人造衛(wèi)星和電動汽車等的硅太陽能電池。單質(zhì)硅常用作半導(dǎo)體材料和合金材料。5.易錯(cuò)提醒①非金屬單質(zhì)一般不與非氧化性酸反應(yīng)，但是可以和反應(yīng)。②不是兩性非金屬，與反應(yīng)是硅的特性。③非金屬單質(zhì)一般不導(dǎo)電，但是是半導(dǎo)體，有一定的導(dǎo)電能力。④的還原性大于，但是卻能在高溫下還原出。⑤與強(qiáng)堿反應(yīng)放出氫氣的單質(zhì)有：。

二、二氧化硅1.結(jié)構(gòu)與存在①結(jié)構(gòu)：在晶體的結(jié)構(gòu)中，最小的結(jié)構(gòu)單元是由1個(gè)原子和4個(gè)原子相結(jié)合形成的硅氧四面體，原子位于四面體的體心，原子位于四面體的頂點(diǎn)。許多硅氧四面體通過共用頂點(diǎn)的原子形成牢固的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。晶體的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)原子是完全屬于自己所在的硅氧四面體，每個(gè)原子被兩個(gè)硅氧四面體所共用，只有二分之一屬于自己所在的硅氧四面體。因此，一個(gè)硅氧四面體實(shí)際上只包含1個(gè)原子和2個(gè)原子，在晶體中原子和原子的個(gè)數(shù)比為。在硅氧四面體中，原子與鍵的比值為，即晶體中約含有個(gè)共價(jià)鍵。②存在：是硅最重要的化合物，廣泛的存在于自然界中，天然存在的分為晶體和無定形體兩類，統(tǒng)稱為“硅石”。天然的二氧化硅晶體叫做石英，其中無色透明的晶體就是常說的水晶，具有彩色環(huán)狀帶或?qū)訝畹姆Q為瑪瑙，沙子中含有小顆粒的石英晶體。2.物理性質(zhì)與用途二氧化硅是原子晶體，其具有不溶于水，熔點(diǎn)高，硬度大等物理性質(zhì)，常應(yīng)用于制作耐高溫的石英坩堝。純凈的二氧化硅具有優(yōu)異的光學(xué)性能，常用于制作光導(dǎo)纖維。3.化學(xué)性質(zhì)①與氫氟酸反應(yīng)：②酸性氧化物的通性：③弱氧化性：4.和的性質(zhì)比較和處于同一主族，和都是酸性氧化物，由于其結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)差異很大。結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在單個(gè)分子單個(gè)分子物理性質(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，微溶于水與水反應(yīng)不反應(yīng)與酸反應(yīng)只與氫氟酸反應(yīng)：不反應(yīng)與堿反應(yīng)(盛堿液的試劑瓶用橡膠塞)與鹽反應(yīng)與反應(yīng)：（特殊反應(yīng)）與反應(yīng)：（強(qiáng)酸制弱酸）與堿性氧化物反應(yīng)與反應(yīng)：與反應(yīng)：氧化性用途光導(dǎo)纖維、光學(xué)儀器、電子部件制飲料、制碳酸鹽

三、硅酸1.硅酸分類①原硅酸與硅酸：最簡單的硅酸是原硅酸（），原硅酸以分子形式存在于水溶液中，當(dāng)濃度較小時(shí)形成硅酸溶膠，隨著原硅酸的濃度增大時(shí)，原硅酸分子彼此之間脫水形成硅酸（）?！啊辈⒉皇枪杷岬姆肿邮剑皇潜硎竟杷嶙詈喗M成的化學(xué)式。硅酸在溶液中并不是一個(gè)一個(gè)的分子，而是一條一條的硅酸長鏈，硅酸在水中形成的分散系也不再是溶液，而是以透明、凍狀的硅酸凝膠的形式沉淀出來。②硅膠：將硅酸凝膠進(jìn)一步干燥，硅酸長鏈之間可進(jìn)一步相互脫水，就可以得到透明的硅酸干凝膠，俗稱“硅膠”。硅膠具有開放的多孔結(jié)構(gòu)，吸附能力強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)室中常用硅膠做催化劑的載體。③變色硅膠：在硅膠中摻雜無水后即成為變色硅膠，可作為干燥劑。透明的硅膠中摻雜無水后成藍(lán)色，吸水后藍(lán)色的漸漸變?yōu)樗{(lán)紫色直至變?yōu)榉奂t色的，標(biāo)志著干燥劑失效。我們可以將硅膠干燥劑置于烘箱中加熱，使之脫水恢復(fù)藍(lán)色后繼續(xù)使用。2.硅酸的性質(zhì)硅酸是唯一一種不溶于水的二元弱酸，其酸性比碳酸還弱，并且硅酸不能使紫色石蕊溶液變成紅色。3.硅酸的制備四、硅酸鹽1.硅酸鹽的結(jié)構(gòu)硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。在硅酸鹽中，和原子構(gòu)成硅氧四面體，在中心、在四面體的4個(gè)頂點(diǎn)，許多這樣的四面體還可以通過頂點(diǎn)相互鏈接。2.硅酸鹽性質(zhì)由于硅酸根大多數(shù)是長鏈或環(huán)網(wǎng)狀的“巨型”離子，因此導(dǎo)致硅酸鹽性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高，多數(shù)難溶于水。我們腳下的土地就是各種各樣的硅酸鹽構(gòu)成的。由于和在元素周期表中的位置相鄰、且粒子大小相近，價(jià)的Al或多或少的會置換硅酸鹽中價(jià)的而形成鋁硅酸鹽。為了保持電中性，常會引入其他陽離子（如，因此土壤有保肥的能力），從而大大增加了硅酸鹽品種的多樣性和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。由于硅酸鹽的復(fù)雜性，我們在表示硅酸鹽的組成時(shí)，一般不用化學(xué)式而用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成。書寫順序?yàn)椋夯顫娊饘傺趸铩げ换顫娊饘傺趸铩ざ趸琛に?。硅酸鹽化學(xué)式氧化物表示鎂橄欖石石棉鉀長石硅灰石綠寶石書寫注意事項(xiàng)：在用氧化物表示硅酸鹽時(shí)化學(xué)式前面的系數(shù)不能成倍的消去、也不能為分?jǐn)?shù)。3.硅酸鈉①性質(zhì)：是最簡單的硅酸鹽，白色固體，俗稱“泡花堿”，可溶于水，其水溶液為黏稠狀液體俗稱“水玻璃”。②用途：有黏性是一種無機(jī)礦物膠，可做黏合劑，也常用于制備硅膠、防腐劑和木材防火劑等。③化學(xué)性質(zhì)：

五、傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料在我們生活中隨處可見，比如陶瓷、玻璃、水泥等，其多為硅酸鹽類，所以一般也稱為硅酸鹽材料。傳統(tǒng)硅酸鹽材料具有穩(wěn)定性強(qiáng)、硬度高、熔點(diǎn)高、絕緣、難溶于水、耐腐蝕等特點(diǎn)。1.陶瓷傳統(tǒng)的陶瓷是以黏土（主要成分為）為主要原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。在燒結(jié)過程中失去水分并發(fā)生了復(fù)雜的物理化學(xué)變化，最終被塑形成各種形狀。一般燒制的陶瓷制品表面粗糙，而且具有不同程度的滲透性。我們?nèi)粘Ｉ钪幸姷降奶沾芍破繁砻婀饣?、不滲水，而且色彩豐富，是因?yàn)闊魄霸谂唧w上涂了彩釉。陶瓷的特點(diǎn)是具有抗氧化性?？顾釅A腐蝕、耐高溫、絕緣，所以被得到廣泛的應(yīng)用。2.玻璃普通玻璃的主要成分為，它是以純堿（）、石灰石（）和過量的石英砂（）為主要原料，經(jīng)過混合、粉碎，在玻璃窯中經(jīng)過加熱熔融、澄清、成型和緩冷等工序制成的。在制備過程中發(fā)生了復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要為：玻璃是非晶體，沒有固定的熔點(diǎn)，在一定范圍內(nèi)軟化，可制成各種形狀。3.水泥普通硅酸鹽水泥是以黏土和石灰石為主要原料，經(jīng)過研磨、混合后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化而得到的。這種水泥的主要成分為硅酸三鈣（）、硅酸二鈣（）、和鋁酸三鈣（）等。在水泥中加入適量的石膏調(diào)節(jié)水泥的硬化速率，再磨成細(xì)粉就得到我們常見的普通水泥。

六、新型無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，在光、電、磁、化學(xué)、生物等方面具有新的特性和功能，比如單晶硅、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、富勒烯、碳納米管、石墨烯等。1.硅和二氧化硅利用硅的半導(dǎo)體性能可以制成計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備和家用電器等的芯片，以及太陽能光伏電站、人造衛(wèi)星和電動汽車等的硅太陽能電池。二氧化硅具有優(yōu)異的光學(xué)性能，常用于制作光導(dǎo)纖維，其通信容量大、抗干擾性好、傳輸信號不易衰減，能有效的提高通信效率。石英玻璃，是由各種純凈的天然石英（如水晶、石英砂等）熔化制成，有很好的抗熱震性。石英玻璃主要用于制作半導(dǎo)體、電光源器、半導(dǎo)通信裝置、激光器，光學(xué)儀器，實(shí)驗(yàn)室儀器、電學(xué)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和耐高溫耐腐蝕的化學(xué)儀器、化工、電子、冶金、建材以及國防等工業(yè)，應(yīng)用十分廣泛。2.新型陶瓷碳化硅（）：俗稱金剛砂，具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料。化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐高溫（），可用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料等。工業(yè)上，將二氧化硅與焦炭在電路中加熱到以上，制得。氮化硅（）：氮化硅的熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在下仍保持室溫時(shí)的強(qiáng)度和硬度，常用于制造軸承、汽輪機(jī)葉片、發(fā)動機(jī)受熱面等?？捎墒⑴c焦炭在高溫的氮?dú)饬髦兄频?高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：一般用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結(jié)而成，具有耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等優(yōu)良性能，可用于火箭發(fā)動機(jī)、汽車發(fā)動機(jī)和高溫電極材料等。壓電陶瓷：主要有鈦酸鹽和鋯酸鹽等，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化，可用于濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器和點(diǎn)火器等。透明陶瓷：主要有氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷，具有優(yōu)異的光學(xué)性能，耐高溫，絕緣性好，可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測器等超導(dǎo)陶瓷：超導(dǎo)陶瓷在某一臨界溫度下電阻為零，具有超導(dǎo)性，可用于電力、交通