【教育资料】人教高中化学 必修一 第四章.pdf

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1、教育资源 教育资源 第二部分：【基本理论】替换 PDF 文件中的第二部分 一、碳、硅及化合物的关系网络 1、相互转化关系 2、硅的性质和制备：物理性质：硅在自然界中只有 态，没有 态。其含量在地壳中居第 位，是构成矿物和岩石的主要成分。晶体硅为原子晶体。灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，是半导体，具有较高的硬度和熔点。化学性质：硅的化学性质不活泼。常温下，只能与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应：Si+2F2 SiF4、Si+4HF SiF4+2H2、Si+2NaOH+H2O 。在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合：Si O2 SiO2 制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：SiO2

2、2C 。将制得的粗硅，再与 C12反应后，蒸馏出 SiCl4，然后用 H2还原 SiCl4可得到纯硅。有关的反应为：Si 十 2C12 SiCl4、SiCl4+2H2 Si+4HCl 应用：高纯硅可作 材料；晶体硅还可做光电转换材料及制作生物工程芯片。3、二氧化硅的性质和应用：SiO2为 晶体，是一种坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。二氧化硅的化学性质很稳定，不能跟酸（氢氟酸除外）发生反应。二氧化硅是一种酸性氧化物，所以能跟碱性氧化物或强碱反应。SiO2+CaO CaSiO3、SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O（碱溶液不能在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中）二氧化硅是一种特殊的酸性氧化物。a

3、酸性氧化物大都能直接跟水化合生成酸，但二氧化硅却不能直接跟水化合，它的对应水化物(硅酸)只能用相应的可溶性硅酸盐跟盐酸作用制得。首 先，让 SiO2和 NaOH（或 Na2CO3）在 熔 化 条 件 下 反 应 生 成 相 应 的 硅 酸 钠：SiO2教育资源 教育资源 2NaOH ；然后，用酸与硅酸钠作用制得硅酸：Na2SiO3+2HCl=。b酸性氧化物一般不跟酸作用，但二氧化硅却能跟氢氟酸起反应：SiO2+4HF SiF4+2H2O 光导纤维：从高纯度的 SiO2或石英玻璃熔融体中，拉出的直径约 100m 的细丝，称为石英玻璃纤维，这种纤维称为光导纤维。光纤通信是一种新技术，它将光信号在光

4、导纤维中进行全反射传播，达到两地通信的目的。光纤通信优点：信息传输量大，原料来源广；质量轻，每千米 27 克；抗电磁干扰，保密性好。4、硅酸和硅胶：硅酸：硅酸有多种形式，如 H4SiO4、H2SiO3等。由于“H2SiO3”分子式最简单，习惯采用 H2SiO3作为硅酸的代表。硅酸酸性比碳酸还弱：Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3 硅胶：刚制得的硅酸是单个小分子，能溶于水，在存放过程中，它会逐渐失水聚合，形成各种多硅酸，接着就形成不溶于水，但又暂不从水中沉淀出来的“硅溶胶”。如果向硅溶胶中加入电解质，则它会失水转为“硅凝胶”。把硅凝胶烘干可得到“硅胶”。烘干的硅胶是一种多孔

5、性物质，具有良好的吸水性。而且吸水后还能烘干重复使用，所以在实验室中常把硅胶作为作为干燥剂。5、硅酸盐：硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，其结构复杂，组成可用氧化物的形式表示。例如：硅酸钠 Na2SiO3（Na2OSiO2）；镁橄榄石 Mg2SiO4（2MgO SiO2）；高岭石 Al2(Si2O5)(OH)4（A12O32SiO22H2O）注：复杂硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成的复杂化合物，因此可以改写为aMxOybSiO2cH2O 的方式（具体顺序是：碱性氧化物 两性氧化物 酸性氧化物 水）。硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。最简单硅酸盐是硅酸钠，其水溶液俗

6、称水玻璃，是一种矿物胶，可作粘合剂，防腐剂。云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。人造硅酸盐：主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。6、无机非金属材料 传统无机非金属材料水泥和玻璃的生产方法 硅酸盐产品 水泥 普通玻璃 主要设备 教育资源 教育资源 水泥回转窑 玻璃窑 主要原料 和 、反应原理 复杂的物理-化学变化 Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 主要成份 硅酸三钙（3CaO SiO2）、硅酸二钙（2CaO SiO2）、铝酸三钙（3CaO Al2O3）、7、硅及其化合物的“反常”Si 的还原性大

7、于 C，但 C 却能在高温下还原出 Si：SiO22CSi2CO 非金属单质跟碱液作用一般无 H2放出，但 Si 却放出 H2：Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2（类似于 Al）非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但 Si 能与 HF 作用：Si+4HF SiF4+2H2 非金属单质大多为非导体，但 Si 为半导体。SiO2是 H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备 H2SiO3。酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2能跟 HF 作用：SiO2+4HF SiF4+2H2O 无机酸一般易溶于水，但 H2SiO3难溶于水。因 H2CO3的酸性大于 H2SiO3，所以在 Na2SiO3溶液中通人 CO2能发生下列反应：Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3+Na2CO3，但在高温下 SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2也能发生。Na2SiO3的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同。非金属氧化物的熔沸点一般较低，但 SiO2的熔沸点却较高。