高中化學(xué)二氧化硅

學(xué)習(xí)了非金屬材料的主角一硅，我們對硅及其氧化物二氧化硅的性質(zhì)、用途有了一定認(rèn)識，現(xiàn)在101教育小編硅的氧化物的相關(guān)知識進(jìn)行系統(tǒng)的闡述。

一、硅及其化合物的性質(zhì)

1.硅的性質(zhì)及用途

硅在地殼中的含量居第二位(僅次于氧)，在自然界中無游離態(tài)的硅，它全部以化合態(tài)的形式(如二氧化硅、硅酸鹽)廣泛存在于地殼的各種礦物和巖石中。

(1)硅單質(zhì)有晶體和無定形兩種形態(tài)，硅晶體呈正四面體形的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，類似于金剛石，通常為灰黑色體，有金屬光澤，硬度大，溶沸點高，導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。

(2)硅在常溫下的化學(xué)性質(zhì)不活潑，①加熱或高溫下能與O2、Cl2、C及其某些氧化物反應(yīng)，②常溫下能與F2、HF和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。

(3)硅的用途，高純硅是良好的半導(dǎo)體材料，常用于制造集成電路、晶體管、太陽能電池等。

2.二氧化硅的性質(zhì)及用途

自然界中存在的二氧化硅統(tǒng)稱為硅石，有晶體和無定形兩大類，石英晶體是結(jié)晶的二氧化硅，其中純凈透明的石英稱為水晶，根據(jù)所含微量雜質(zhì)不同而呈現(xiàn)不同的顏色，如紫色的紫水晶、褐色的煙水晶等，瑪瑙和碧玉也都是含有雜質(zhì)的石英，通常見到的沙子是含雜質(zhì)比較多的石英：硅藻土是無定形的二氧化硅。

(1)二氧化硅晶體中硅原子與氧原子結(jié)合成正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個硅原子與相鄰的4個氧原子相結(jié)合，硅原子在正四面體的中心，氧原子在正四面體的四個頂點，硅、氧原子個數(shù)之比為1:2。

(2)二氧化硅常溫下的化學(xué)性質(zhì)不活潑，①常溫下二氧化硅能與堿液和HF酸反應(yīng)，②二氧化硅是酸性氧化物，高溫下能和堿性氧化物反應(yīng)，③高溫下二氧化硅能與某些鹽反應(yīng)。

(3)二氧化硅的用途比較多，①常用于電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器和工藝品(水晶、瑪瑙等)，②制作光導(dǎo)纖維(光纜)，③制作石英玻璃，④石英砂常用于制作玻璃和建筑材料，⑤硅藻土作催化劑載體和吸附劑。

二、物質(zhì)的特性，通常是解答推斷題的進(jìn)階口

下面列出硅及其化合物的10個特性。

1.Si的還原性大于C，但C卻能在高溫下還原出Si。

2.非金屬單質(zhì)跟堿液作用一般無H2放出，但硅可與強(qiáng)堿液反應(yīng)生成H2。

3.通常是金屬活動性順序表中位于氫前的金屬可從酸中置換出氫，硅是非金屬，卻可與HF酸反應(yīng)置換出氫，

4.非金屬單質(zhì)一般為絕緣體，但硅晶體是良好的半導(dǎo)體材料。

5.非金屬單質(zhì)一般無金屬光澤，晶體硅卻有金屬光澤。

6.SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它與水作用制備H2SiO2。

7.二氧化硅為酸性氧化物，它不僅可與堿及堿性氧化物反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽(酸性氧化物的通性)，還可與HF酸反應(yīng)。

8.向Na2SiO3溶液中通入CO2可有白色膠狀沉淀析出，而SiO2可在高溫下與Na2CO3固體反應(yīng)生成Na2SiO3和CO2。

9.絕大多數(shù)非金屬元素的較高價含氧酸只有一種(稱為某酸)，而硅的正四價含氧酸有許多種。

10.大多數(shù)無機(jī)酸能溶于水，但硅酸卻不溶于水，是常見無機(jī)酸中唯一不溶于水的固態(tài)酸。

三、硅及箕化合物易錯點點撥

1.SiO2既能與堿反應(yīng)又能與HF酸反應(yīng)，因此，誤認(rèn)為SiO2是兩性氧化物。

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，反應(yīng)生成的是氣體和水，而兩性氧化物是既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物，所以SiO2是酸性氧化物而不是兩性氧化物。

2.硅與燒堿溶液反應(yīng)放出H2的特性易和鋁與燒堿溶液反應(yīng)相混淆。

非金屬單質(zhì)與堿溶液作用一般無H2放出，但硅與強(qiáng)堿溶液作用卻放出H2，這是硅的特性，反應(yīng)方程式為Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑鋁是唯一和堿反應(yīng)生成H2的金屬，這兩點常易混淆。

3.實驗室保存化學(xué)試劑時的注意事項

在實驗室里保存化學(xué)試劑時，正確選擇試劑瓶和瓶塞的材料至關(guān)重要，一旦選錯，輕則造成試劑瓶塞不易打開，損失化學(xué)試劑，重則導(dǎo)致危險事故的發(fā)生。

選擇試劑瓶和瓶塞的一般規(guī)律：

(1)HF酸不能用玻璃瓶保存，可用塑料瓶。

(2)堿性物質(zhì)，如NaOH、氨水等，雖可保存在玻璃瓶中，但不可用磨口玻璃塞，應(yīng)用橡皮塞或塑料塞。

(3)酸性物質(zhì)、強(qiáng)氧化劑、有機(jī)溶劑等應(yīng)用磨口玻璃塞而不能用橡皮塞。