高中化学-硅及二氧化硅

硅和二氧化硅一、硅硅元素在地壳中的含量占第二位，全部以化合态存在。

1、物理性质：晶体硅是灰黑色，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。

2、化学性质硅的化学性质不活泼，在化学反应中主要表现还原性。

在常温下，只能与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应；在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合；在高温下才能跟氢气反应，表现弱氧化性，一般硅的氢化物只能用间接方法制得。

Si+O2SiO23、硅的制备⑴制粗硅粗硅是在电炉里用碳还原二氧化硅而制得SiO2+2C Si+2CO↑⑵制高纯硅将上面反应制出的粗硅，再与Cl2反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。

有关的反应方程式为；Si+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si+4HCl4、硅的用途：硅可用来制作合金；高纯硅可作半导体材料。

二、二氧化硅1、物理性质：二氧化硅是一种坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。

2、化学性质：二氧化硅的化学性质很稳定，不能跟水及酸(氢氟酸除外)发生反应。

由于它是一种酸性氧化物，所以能跟碱性氧化物或强碱反应。

SiO2+4HF＝SiF4+2H2O(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)SiO2+CaO CaSiO3SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O(碱溶液不能盛在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中)3、特性：二氧化硅是一种特殊的酸性氧化物。

a．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酸作用制得。

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。

三、硅酸硅酸(H2SiO3)是不溶于水的弱酸，它的酸性比碳酸还弱。

四、硅酸盐1、硅酸盐的书写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。

一般从左到右依次为：活泼金属的氧化物活泼非金属的氧化物水，各氧化物之间用小点“·”相连。

例如：硅酸钠Na2SiO3(Na2O·SiO2)；镁橄榄石Mg2SiO4(2MgO·SiO2)；高岭石A12(Si2O5)(OH)4(A12O3·2SiO2·2H2O)2、硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，可作粘合剂、防腐剂。

2019-2020学年高一化学期末复习高频考点通关（人教版2019必修第二册）考点05 硅与二氧化硅的性质复习要点1.了解硅及二氧化硅的主要性质及应用。

2.了解高纯硅的工业制备方法。

核心梳理1．硅及其化合物特性(1)Si、SiO2都能与氢氟酸反应。

(2)常见单质中能与NaOH溶液反应产生H2的有金属Al，非金属Si。

(3)粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2。

(4)硅酸是不溶于水的弱酸。

2．硅单质的化学性质(1)在常温下，能与F2、氢氟酸和强碱溶液反应①与氟气反应：Si＋2F2===SiF4②与氢氟酸反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑③与NaOH溶液反应Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑(2)加热和高温时，能与O2、Cl2、C等反应①与O2反应：Si＋O2===SiO2②与Cl2反应：Si＋2Cl2===SiCl4③与C反应：Si＋C===SiC3．硅的制备硅单质是由其氧化物制得的，主要分为两个阶段：(1)粗硅的制备：2C＋SiO2Si(粗硅)＋2CO↑(2)纯硅的制备：工业制备高纯硅的原理示意图典型例题 例1 半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”，即由SiO 2制取Si 。

制取过程中不涉及的化学反应是( )A ．2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑B ．SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2OC ．Si ＋2Cl 2=====高温SiCl 4D ．SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl【答案】B【解析】由SiO 2制取Si 时要先制得粗硅，反应为2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑，然后再进行提纯，反应依次为Si ＋2Cl 2=====高温SiCl 4、SiCl 4＋2H 2=====高温Si ＋4HCl 。

变式强化硅是带来人类文明的重要元素之一，从传统材料到信息材料的发展过程中创造了一个又一个奇迹。

硅和二氧化硅的反应方式简介硅（Si）是一种化学元素，属于碳族元素，具有原子序数14。

它是地壳中含量第二多的元素，仅次于氧气。

硅的化学性质非常活泼，常与其他元素形成化合物。

其中，硅和氧气的反应是最为常见和重要的反应之一。

在自然界中，硅主要以二氧化硅（SiO2）的形式存在，因此我们将重点讨论硅和二氧化硅的反应方式。

硅和氧气的反应硅和氧气的反应是一种氧化反应，化学方程式如下：2Si + O2 -> 2SiO2在这个反应中，每个硅原子与一个氧气分子结合，形成一个二氧化硅分子。

这是一种非常剧烈的反应，会放出大量的热能。

实际上，这个反应是火花飞溅、火焰喷射等现象的基础。

二氧化硅的性质二氧化硅（SiO2）是一种无机化合物，也被称为二氧化硅或二氧化硅。

它是一种无色、无味、无毒的固体，具有高熔点和高硬度。

二氧化硅在自然界中广泛存在，是许多岩石和矿物的主要成分，也是沙子和玻璃的主要成分。

二氧化硅具有许多重要的性质和应用，例如：•硬度：二氧化硅是一种非常硬的物质，常用于制作磨料和研磨工具。

•高熔点：二氧化硅的熔点约为1713℃，因此常用于高温材料的制备。

•绝缘性：二氧化硅是一种良好的绝缘体，常用于制作电子器件和绝缘材料。

•光学性质：二氧化硅具有良好的光学透明性，可用于制作光学器件和光纤。

硅和二氧化硅的反应方式硅和二氧化硅的反应方式主要包括以下几种：1. 硅和二氧化硅的熔融反应硅和二氧化硅可以在高温下发生熔融反应，生成液态硅和氧气。

这个反应的化学方程式如下：Si + 2SiO2 -> 3SiO(g)在这个反应中，硅和二氧化硅的比例为1:2，生成的产物是气态的二氧化硅。

这个反应在高温熔炼硅的过程中非常重要，可以帮助提取纯度较高的硅。

2. 硅和二氧化硅的还原反应硅和二氧化硅可以通过还原反应生成更低价态的硅化物。

这个反应的化学方程式如下：Si + SiO2 -> 2SiO(g)在这个反应中，硅和二氧化硅的比例为1:1，生成的产物是气态的二氧化硅。

教材分析
1、教材的内容
本节教材由两部分内容组成。

依次按“硅单质和二氧化硅→硅酸、硅酸盐→”顺序编排，重点介绍SiO2的性质和用途。

本节教材可用两个课时完成，本课内容为第一课时。

从内容安排来看，两部分知识都强调先让学生根据身边的例子和书本大量的彩图感性认识相关的性质，作出猜测，然后通过实验或例子得出性质，有利于吸引学生的兴趣和接受新的知识。

硅及其化合物在材料科学和信息技术等领域有广泛的用途，在半导体、计算机、建筑、通讯以及宇宙航行、卫星等方面大显身手，因此它们的应用前景十分广阔；硅酸盐工业在经济建设和日常生活中有着非常重要的地位。

因此选取硅作为材料家族中的元素的开篇。

硅是地壳的基本骨干元素，硅及其化合物在材料科学和信息技术等领域的应用前景十分广阔，硅酸盐工业在经济建设和日常生活中有着非常重要的地位，所以介绍硅及其化合物，突出了它在社会发展历程中、在科学现代化中的重要性和应用价值。

学生通过对硅的学习为以后学习元素化合物知识内容打下良好的基础。

2、教材的地位与作用
《硅无机非金属材料》是鲁科版高中化学必修一第四章第一节的内容，本节是常见无机物及其性质等知识的继续，通过本节的学习也为学习元素周期律奠定了基础。

硅及其化合物是学生在日常生活中所熟悉的物质，硅在非金属材料、信息技术、光电技术等领域有着十分广泛的应用；这就更加突出了它在社会发展历程中、信息化社会中的重要性、广泛性和应用的前瞻性；通过硅及其化合物知识的学习，学生对生活中常见的物质有了进一步的了解与认识，开阔了眼界，更加密切了化学与生活，化学与社会的联系。

3、教学重点和难点：
硅、二氧化硅的化学性质，硅材料的发展对人类进步的贡献。

高中化学--硅和二氧化硅练习题1．下列关于硅的说法不正确的是( )A．硅在地壳中的含量仅次于氧B．硅在自然界中既有化合态，又有游离态C．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料D．硅单质的导电能力介于导体和绝缘体之间答案 B解析自然界中没有游离态的硅，B项错误。

2．下列关于硅单质用途的说法不正确的是( )A．硅可用于制太阳能电池B．硅的晶体结构类似于金刚石，熔点高，硬度大C．硅属于金属D．硅是良好的半导体材料答案 C解析硅属于非金属，C不正确。

3．下列物质的主要成分不是二氧化硅的是( )A．石英B．水晶C．计算机芯片D．沙子答案 C解析石英、水晶、沙子的主要成分是SiO2，计算机芯片的主要成分是Si。

4．下列说法中，正确的是( )A．SiO2和CO2均由分子直接组成B．CO2、SiO2均能和氢氟酸反应C．CO2和SiO2都是酸性氧化物，在一定条件下都能和氧化钙反应D．CO2、SiO2分别是H2CO3、H2SiO3的酸酐，因而均可由CO2、SiO2与水反应制得相应的酸答案 C解析A项，SiO2由Si、O原子组成；B项，CO2不能与氢氟酸反应；D项SiO2不能与水反应生成硅酸。

5．(双选)鉴别CaCO3和SiO2选用( )A．水B．盐酸C．稀硫酸D．烧碱溶液答案BD解析CaCO3和SiO2均不溶于水，A错误；分别加入盐酸，若有气泡生成则为CaCO3，若固体不溶则为SiO2，B正确；分别加入稀硫酸，CaCO3与H2SO4反应生成的微溶物CaSO4覆盖在CaCO3表面，阻碍反应进行，SiO2与H2SO4不反应，故选用稀硫酸现象不明显，C错误；CaCO3与烧碱溶液不反应，SiO2可溶于烧碱溶液，D正确。

6．制备硅单质时，主要化学反应如下：①SiO2(石英砂)＋2C(焦炭)=====高温Si(粗硅)＋2CO↑；②Si(粗硅)＋2Cl2=====高温SiCl4；③SiCl4＋2H2=====高温Si(纯硅)＋4HCl，下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是( )A．①③为置换反应B．①②③均为氧化还原反应C．②为化合反应D．三个反应的反应物中硅元素均被还原答案 D解析在反应②中Si元素化合价升高，被氧化。

课时作业19 硅 二氧化硅 无机非金属材料时间：45分钟 满分：100分一、选择题(15×4分＝60分)1．(2010·浙江五校联考)信息、材料、能源被称为新科技革命的“三大支柱”。

下列有关资讯错误的是关资讯错误的是 ( ) A ．在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源．在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源B ．中、美、日等国已掌握的陶瓷发动机技术，能较大程度地降低能耗，节约能源．中、美、日等国已掌握的陶瓷发动机技术，能较大程度地降低能耗，节约能源C ．光导纤维在信息产业中应用广泛，制造光导纤维的主要材料是单质硅．光导纤维在信息产业中应用广泛，制造光导纤维的主要材料是单质硅D ．结构陶瓷碳化硼(B 4C 3)常用于制造切削工具，它是一种新型无机非金属材料，属于原子晶体原子晶体【解析】 制造光导纤维的主要材料是二氧化硅，不是单质硅，故选项C 错误。

【答案】 C2．(2010·湖北武汉)下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ) A ．我国自主研发的“龙芯1号”CPU 芯片与光导纤维是同种材料芯片与光导纤维是同种材料B ．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品．工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品C ．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品．水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品D ．粗硅制备单晶硅涉及氧化还原反应．粗硅制备单晶硅涉及氧化还原反应【解析】 芯片的主要材料是高纯硅，光导纤维的主要材料是二氧化硅，A 项错。

刻蚀石英须选用氢氟酸，B 项错。

水晶的主要成分是二氧化硅，瓷盘是硅酸盐产品，C 项错。

【答案】 D3．下列物质中，不含有硅酸盐的是．下列物质中，不含有硅酸盐的是( ) A ．水玻璃．水玻璃 B ．硅芯片．硅芯片 C ．黏土．黏土 D ．普通水泥．普通水泥【解析】 水玻璃是硅酸钠的水溶液，硅芯片是硅单质，水玻璃是硅酸钠的水溶液，硅芯片是硅单质，黏土的主要成分是硅酸盐、铝黏土的主要成分是硅酸盐、铝酸盐等，普通水泥主要成分是硅酸盐，答案应是B 。

2020年03月16日高一化学硅及二氧化硅的性质练习题学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________题号一二总分得分注意事项：注意事项：1、答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2、请将答案正确填写在答题卡上第1卷评卷人得分一、单选题1.硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。

在无机非金属材料中,硅一直扮演着主角。

下面几种物质中含有硅单质的是（）A.B.C.D.2.赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而制成的,这种物质是( )A.盐酸B.烧碱C.氢氟酸D.纯碱3.实验室制备硅酸的反应为Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓,该反应属于( )A.化合反应B.复分解反应C.分解反应D.置换反应4.下列说法不正确的是( )A.水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐产品B.大多数硅酸盐的性质稳定C.透闪石的化学成分为()258222Ca Mg Si O OH ,将其写成氧化物的形式为222CaO 5MgO 8SiO H O ⋅⋅⋅D.新型陶瓷材料包括高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等 5.下列关于硅酸及其盐的叙述不正确的是( )A.硅酸是一种弱酸,可由其酸性氧化物2SiO 与水化合而制得B.硅酸盐是构成地壳中岩石的主要成分,黏土的主要成分是硅酸盐C.硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,具有黏合性D.高岭石的化学式为2254Al Si O (OH),可以表示为2322Al O 2SiO 2H O ⋅⋅ 6.在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是( )①焦炭 ②纯碱 ③碳酸钙 ④氢氟酸 ⑤高氯酸 ⑥氢氧化钾 ⑦氧化钙 ⑧氮气 A.③⑤⑦⑧B.⑤⑦⑧C.⑤⑧D.⑤⑦7.下列关于二氧化硅的叙述正确的是( ) A.2SiO 能与水反应生成硅酸 B.2SiO 与2CO 的结构相同C.2SiO 中硅元素为+4价,故2SiO 有氧化性D.2SiO 晶体中每个硅原子结合2个氧原子 8.下列物质的主要成分不是二氧化硅的是( ) A.石英B.水晶C.计算机芯片D.沙子9.能证明23H CO 比23H SiO 酸性强的实验事实是( ) A.23H CO 比23H SiO 受热易分解 B.高温下能发生反应232232Na CO +SiO Na SiO +CO ↑高温C.2CO 能溶于水生成碳酸,而2SiO 却不溶于水D.2CO 通入23Na SiO 溶液中有胶状沉淀生成 10.下列关于碳和硅的比较,正确的是( ) A.它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸 B.碳和硅的最高正价都是+4价C.硅元素在地壳中的含量占第二位,碳元素占第一位D.碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离态又有化合态 11.下列各组物质均属于硅酸盐工业产品的是( )A.陶瓷、水泥B.单晶硅、玻璃C.普钙、漂白粉D.石英玻璃、石膏 12.下列关于反应的叙述正确的是（ ） A.由2SiO +2C Si +2CO ↑可推知硅的非金属性比碳强B.由32CaCO +SiO 32CaSiO +CO ↑可推知23H SiO 的酸性比23H CO 强C.由 2322Na SiO +CO + H O 2323Na CO +H SiO ↑可推知碳的非金属性比硅强D.由232Na CO +SiO 232Na SiO + CO ↑可推知23H SiO 的酸性比23H CO 强13.下列有关叙述错误的是( )A.2SiO 熔点高、硬度大,常用透明的石英晶体制作电子部件和光学仪器B.2SiO 是酸性氧化物,高温时能与碱性氧化物反应C.2SiO 不与任何酸及酸性氧化物反应D.2SiO 用途广泛,常用来制造光导纤维 14.下列说法错误的是( )A.制造水泥和玻璃都用到的原料是石灰石B.水泥被广泛用作建筑材料C.水泥与水掺和搅拌并静置后很容易凝固变硬D.水泥具有固定的熔点15.下列实验室保存试剂的方法正确的是( ) A.氢氟酸存放在带有橡胶塞的棕色玻璃瓶中B.碳酸钠溶液或氢氧化钙溶液存放在配有磨口玻璃塞的棕色玻璃瓶中C.氯化铁溶液存放在铜制容器中D.氢氧化钠溶液盛放在带有橡胶塞的玻璃瓶中16.工业上生产玻璃的过程中有一个重要反应:3232CaCO +SiO CaSiO +CO ↑高温。

硅（Si）硅guī（台湾、香港称矽xī）是一种化学元素，它的化学符号是Si，旧称矽。

原子序数14，相对原子质量28.09，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，属于元素周期表上IVA族的类金属元素。

硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。

硅在宇宙中的储量排在第八位。

在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的25.7%，仅次于第一位的氧（49.4%）。

目录◆原子硅◆元素硅◆总体特性◆硅的用途◆缺乏症◆高硅症◆工业制取纯硅原子硅硅原子位于元素周期表第IV主族，它的原子序数为Z=14，核外有14个电子。

电子在原子核外，按能级由低到高，由里到外，层层环绕，这称为电子的壳层结构。

硅原子的核外电子第一层有2个电子，第二层有8个电子，达到稳定态。

最外层有4个电子即为价电子，它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。

正因为硅原子有如此结构，所以有其一些特殊的性质：最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构，这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合，由于共价键比较结实，硅具有较高的熔点和密度；化学性质比较稳定，常温下很难与其他物质（除氟化氢和碱液以外）发生反应；硅晶体中没有明显的自由电子，能导电，但导电率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体性质[3]。

高纯硅电子转移.MP4元素硅元素描述：◆晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色◆密度2.32-2.34g/cm3◆熔点1410℃，沸点2355℃◆属于原子晶体，硬而有金属光泽，有半导体性质◆具有金刚石的晶体结构，电离能8.151电子伏特。

晶体硅的结构.flv◆化学性质：在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应，在高温下能与氧气等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液。

[2]加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用，也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用生成硅化物。

第四章第一节无机非金属材料的主角——硅教学目标：1.了解硅在自然界中的含量、存在；2.了解硅单质、二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质，了解两者的用途；3．了解硅酸的性质，掌握硅酸钠的用途；了解传统硅酸盐产品的用途；4．了解新型无机非金属材料的用途及开展前景；5.通过硅酸的制备，硅酸钠的性质实验，学习实验设计的思维方式。

教学重难点：重点：硅、二氧化硅和硅酸的主要性质，硅酸盐的表示难点：硅、二氧化硅的化学性质，硅酸盐的表示教学过程：同学们，我们在第三章学习了金属及其化合物，也知道在我们自然界和日常生活中，金属广泛存在，那么除了金属以外，还有非金属，从今天这节课开始，我们将学习非金属。

第四章第一节无机非金属材料的主角——硅。

地壳中的元素有哪些，同学们还记得吗？请同学们回想一下。

我们在已经学习了氧元素，那么硅元素有哪些我们要学习掌握的呢？【硅元素在自然界中的存在】〔PPT展示图片〕硅在地壳中的含量为26.3％，仅次于氧。

硅的化合物构成了地壳中大局部的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%以上。

硅在自然界的存在形态：——没有游离态，只有化合态，以二氧化硅和硅酸盐的形式存在于岩石和矿物中。

【硅和碳的比拟】我们再来看一下硅元素在元素周期表中的位置，在碳的下面，请同学们画出碳和硅的原子结构示意图〔PPT 展示另个原子结构示意图〕，硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。

二者的电子层数不同，所以其性质也有差异性。

碳是构成有机物的主要元素，硅是构成岩石与许多矿物的根本元素。

我们按照前面学习的顺序，了解一下硅单质。

展示图片——单质硅，归纳单质硅的物理性质。

1.物理性质：〔1〕灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体〔2〕熔、沸点高、硬度大〔3〕晶体硅是良好的半导我们了解到硅原子最外层为4个电子，既不易失去也不易得到电子，常温下硅单质的化学性质不活泼。

那硅单质具有哪些化学性质呢？〔1〕常温下只和F2、HF、强碱反响Si + 2F2 === SiF4Si + 4 HF === SiF4 + 2H2Si + 2NaOH + H2O ===Na2SiO3 + 2H2〔2〕加热时能和O2反响△Si + O2====SiO23.用途：半导体材料、制合金、制太阳能电池等4.硅的制备〔1〕SiO2+2C == Si+2CO ↑〔粗硅〕假设C过量：SiO2+3C == SiC + 2CO ↑〔2〕 Si+2Cl2 == SiCl4〔3〕SiCl4+2H2 == Si+4HCl 〔高纯硅〕常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质〔金刚石〕存在，而硅却没有，说明了什么？请同学们阅读教材第74页。