高中化学喷泉实验 【化学】高中化学必修一知识点总结(6)

①合金的硬度一般比它的各成分金属的大

②合金的熔点一般比它的各成分金属的低

第四章 非金属及其化合物

一、硅及其化合物 Si

硅元素在地壳中的含量排第二，在自然界中没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅，常见的是二氧化硅、硅酸盐等。

硅的原子结构示意图为

，硅元素位于元素周期表第三周期第ⅣA族，硅原子最外层有4个电子，既不易失去电子又不易得到电子，主要形成四价的化合物。

1、单质硅（Si）：

（1）物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大。

（2）化学性质：

①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。

Si＋2F2＝SiF4

Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑

Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑

②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。

（3）用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等。

（4）硅的制备：工业上，用C在高温下还原SiO2可制得粗硅。

SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑

Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4

SiCl4＋2H2＝Si(纯)＋4HCl

2、二氧化硅（SiO2）：

（1）SiO2的空间结构：立体网状结构，SiO2直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。

（2）物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。

（3）化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应：

①与强碱反应：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用带磨口玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。

②与氢氟酸反应[SiO2的特性]：SiO2＋4HF＝SiF4↑+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。

③高温下与碱性氧化物反应：SiO2＋CaOCaSiO3

（4）用途：光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、水晶镜片、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。

3、硅酸（H2SiO3）：

（1）物理性质：不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸附水分能力强。

（2）化学性质：H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，其酸酐为SiO2，但SiO2不溶于水，故不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸盐与酸反应制取：（强酸制弱酸原理）

Na2SiO3＋2HCl＝2NaCl＋H2SiO3↓

Na2SiO3＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓＋Na2CO3（此方程式证明酸性：H2SiO3＜H2CO3）

（3）用途：硅胶作干燥剂、催化剂的载体。

4、硅酸盐

硅酸盐：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质：

Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓（有白色沉淀生成）

传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥。

硅酸盐由于组成比较复杂，常用氧化物的形式表示：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。

硅酸钠：Na2SiO3 Na2O·SiO2

硅酸钙：CaSiO3 CaO·SiO2

高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O

正长石：KAlSiO3不能写成 K2O· Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2