专题8硅及其化合物解析.doc

专题8 硅及其化合物 认识二氧化硅和硅酸的组成、性质和用途。 了解几种硅酸盐的组成和用途。 了解硅的性质、结构和用途。 了解玻璃、水泥和陶瓷的组成、生产原料及生产原理。 Yinc 硅的性质和用途 硅在自然界中的存在 硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在，因此硅是以化合态存在于自然界的。 结构 硅的原子结构示意图为，最外层有4个电子，和碳一样，其原子既不容易失去电子也不易得到电子，主要形成正四价的化合物。 物理性质 单质硅有晶体和无定形两种。晶体硅具有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 化学性质 Si Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 硅的制备 高纯硅在信息产业中的应用越来越广泛，故其制取也就成了热点题型。其制取过程一般为： SiO2粗硅SiCl4高纯硅 反应的方程式：①粗硅的制备：SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②粗硅的提纯：Si(粗)＋2Cl2SiCl4 SiCl4＋2H2Si(纯)＋4HCl 硅的用途 半导体材料；②光电池。 【典型例题1】下列关于硅的说法中，不正确的是 A．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料 B．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 【答案】C 【迁移训练1】下列说法正确的是 A．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维 B．化工生产时将氯气通入到饱和的石灰水中可制得大量漂粉精 C．SO2被氧气氧化的条件一般选择高温、高压、催化剂 D．矿青石棉的化学式为：Na2Fe5Si8O22(OH)2改写成氧化物的形式则为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O 【答案】D 【典型例题2】单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅（含铁、铝、硼、磷等杂质），粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度为450℃~500℃)，四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置图：  相关信息如下： ①四氯化硅遇水极易水解 ②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物 ③有关物质的物理常数见下表： 物质 SiCl4 BCl3 AlCl3 FeCl3 PCl5 沸点/℃ 57.7 12.8 — 315 — 熔点/℃ -70.0 -107.2 — — — 升华温度/℃ — — 180 300 162 请回答下列问题： （1）装置A中g管的作用是 ；装置C中的试剂是 。 （2）甲方案：f接装置Ⅰ；乙方案：f接装置Ⅱ。但是装置Ⅰ、Ⅱ都有不足之处，请你评价后填写下表。 方案 优点 缺点 甲 乙 （3）在上述（2）的评价基础上，请你设计一个合理方案并用文字表述： 。 （4）SiCl4与H2反应的化学方程式为 。 【答案】（1）平衡压强，使液体从分液漏斗中顺利流下浓硫酸（2） 方案 优点 缺点 甲 ①收集产品的导管粗，不会堵塞导管 ②冷凝产品，减少产品损失 ①空气中的水蒸气进入产品收集装置，使SiCl4水解 ②尾气没有处理，污染环境 乙 ①有尾气处理装置，注重环保 ②避免空气中的水蒸气进入装置 ①产品易堵塞导管 ②没有冷凝装置，产品易损失 （3）在装置Ⅰ的i处接干燥管j （4）SiCl4+2H2=Si+4HCl 【迁移训练2】有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，这主要是由于作为半导体材料的硅在太阳能发电过程中具有重要的作用。下列有关硅的说法中，不正确的是 A．高纯度的硅广泛用于制作计算机芯片 B．硅可由二氧化硅还原制得 C．低温时，硅与水、空气和酸不反应，但能与氢氟酸反应 D．自然界中硅的储量丰富，自然界中存在大量的单质硅 【答案】D 二氧化硅的性质和用途 存在 燧石、沙子、石英、水晶、硅藻土登都含有天然存在的二氧化硅。 存在形式：硅石、石英（结晶的二氧化硅）包含水晶和玛瑙、沙子。 结构 每个硅原子与周围4个氧原子相结合，每个氧原子与2个硅原子相结合，实际上，二氧化硅晶体是有硅和氧按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体。 物理性质 熔点高、硬度大、不溶于水的固体。 CO2和SiO2性质比较 物质 二氧化硅 二氧化碳 化学式 SiO2 CO2 晶体类型 原子晶体 分子晶体 主要物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 化学性质 与水反应 不反应 CO2＋H2O=H2CO3 与酸反应 SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱反应 S