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硅及其化合物 1、硅 硅(Si) 物理性质 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 与氟气反应 Si+2F2＝SiF4 与氢氟酸反应 Si + 4HF = SiF4↑+ 2H2↑ 与强碱溶液反应 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑ 与氧气反应 Si + O2 SiO2 粗硅工业制取 SiO2 + 2C Si + 2CO↑ 存在 硅元素在地壳中的含量排第二，仅次于氧，是构成矿物和岩石的主要成分。硅在地壳中全部以化合态形式存在，没有游离态的硅。 用途 太阳能电池、计算机芯片以及良好的半导体材料等。 2、二氧化硅 二氧化硅（SiO2） 空间结构 SiO2直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。一个硅连接四个氧原子，一个氧连接两个硅原子，硅、氧原子个数比为2:1. 物理性质 坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。纯净的晶体俗称水晶 化学性质 与碱性氧化物反应 SiO2+ CO2 CaSiO3 与强碱溶液反应 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O(碱溶液不能在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中) 与盐反应 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑ 与氢氟酸反应 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） 存在 石英、水晶、玛瑙、硅石、沙子 用途 光导纤维、玛瑙饰物、石英坩埚、石英钟、仪器轴承、玻璃和建筑材料等。 3、硅酸 硅酸(H2SiO3) 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。 化学性质 与强碱溶液反应 H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 +2H2O 加热 H2SiO3 H2O + SiO2 实验室制取原理 H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，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+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3（此方程式证明酸性：H2SiO3＜H2CO3） Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl 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：与空气中的CO2反应。 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。 如：滑石Mg3(Si4O10)(OH)2可表示为3MgO·4SiO2·H2O 5、三大传统无机非金属材料 水泥 玻璃 陶瓷 原料 石灰石、黏土 纯碱、石灰石、石英（过量） 黏土 设备 水泥回转窑 玻璃窑 --------------------------------- 原理 复杂的物理化学变化 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑ --------------------------------- 成分 硅酸二钙2CaO·SiO2 硅酸三钙3CaO·SiO2 铝酸二钙3CaO·Al2O3 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 --------------------------------- 特点 水硬性 无固定熔点、沸点 --------------------------------- 6、硅及其化合物的“反常” ①Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑ ②非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si却放出H2：Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑ ③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↑ ④非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。 ⑤SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H2SiO3。 ⑥酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能跟HF作用：SiO2+4HF＝SiF4+2H2O ⑦无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。 ⑧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，