非金属硅及其化合物
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非金属硅及其化合物
一、存在形式
1.自然界中,硅元素仅有化合态,一般以SiO2,硅酸盐的形式存在。
2.硅及其化合物的转化形式
二、单质硅
1.硅的物理性质
硅石具有金属光泽的灰黑色固体,硬度大,熔点高,导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料。
2.硅的化学性质:硅具有2个价态,+4价和-4价。
①常温下
Si+2F2=SiF4
Si+4HF=SiF4+2H2↑
Si+2NaOH+H2O=Na2SO3+2H2↑
②加热时:
Si + O2 SiO2
Si + 2H2 SiH4 硅烷(不稳定)
Si + 2Cl2SiCl4
Si +C SiC
3.硅的工业制备法
1)制取粗硅:工业上,用焦炭在电炉中还原SiO2(含有少量的杂质的粗硅)
SiO2 + 2C Si + 2CO↑
2)粗硅提纯:
①Si(粗)+ 2Cl2SiCl4
SiCl4 + 2H2 == Si(纯) + 4HCl
4.硅的用途
硅可以作为良好的半导体材料,用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料。
此外,硅的合金的用途也很广泛,如,含硅4%的钢具有良好的导磁性,可用来做变压器铁芯。
含硅15%左右的钢,具有良好的耐酸性,可用
来制造耐酸设备。
三、SiO2
1.物理性质
SiO2是一种坚硬,难熔的固体,不溶于水。
天然的SiO2又叫做硅石。
是构成岩石的成分之一。
水晶,石英,玛瑙的主要成分都是SiO2。
2.化学性质
①SiO2是酸性物质,能与碱反应
SiO2 +CaO CaSiO3SiO2 + NaOH == Na2SiO3
②与HF反应SiO2 + 4HF ==SiF4↑ + H2O (腐蚀玻璃的方法)
③弱氧化性
SiO2 + 2C Si(粗) + 2CO↑
④高温下与碳酸盐的反应
Na2CO3 + SiO2Na2SiO3 + CO2↑
CaCO3 + SiO2CaSiO3 + CO2↑
3.用途:
①SiO2是制造光导纤维的主要原料
②石英可制作石英玻璃、石英电子表、石英钟。
③水晶常用来制造电子工业上的重要部件,光学仪器,工艺品等。
④石英砂常用来制玻璃和建筑材料。
四、硅酸
硅酸是二氧化硅的相对应水合物,是一种不溶性酸,是一种白色的固体,其酸性比碳酸的还弱。
1.硅酸的制备
Na2SiO3 + 2HCl == H2SiO3↓+ 2NaCl
Na2SiO3 + CO2 + H2O == H2SiO3↓+ Na2CO3
2.化学性质
H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2 H2O
不稳定:H2SiO3SiO2 + H2O
3.水玻璃Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃。
又称泡花碱。
实验室中的NaOH 溶液的试剂瓶中不用玻璃塞是因为,玻璃中含有二氧化硅,二氧化硅会与氢氧化钠反应生成硅酸钠,硅酸钠又称水玻璃,具有黏性,会把会把玻璃塞与试剂瓶粘在一起。
五、无机非金属材料
1.硅酸盐的表达方法
1)化学式法
例如:硅酸钙CaCO3 硅酸钠Na2SiO3
2)氧化物法
硅酸钠Na2SiO3可用Na2O·SiO2,硅酸钙CaCO3可用Ca O·SiO2
黏土:Al2O3·2 SiO2·2H2O
石棉:CaO·3MgO·4SiO2
沸石:Na2O·Al2O3·3 SiO2·2 H2O
云母:K2O·3 Al2O3·6 SiO2·2 H2O
氧化物的排列顺序:活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水水泥的主要成分:2 CaO·SiO2,3 CaO·SiO2,3 CaO·Al2O3
玻璃:Na2O·CaO·6 SiO2。