第七章 硅和硅酸盐工业

1 / 9 第七章 硅和硅酸盐工业 学法指导 1.要注意知识的纵向和横向对比。 纵向，即碳族元素的单质及化合物性质的递变规律的研究。如 cH4和 SiH4 的稳定性强弱的比较， H2c03和 H2Si03，的酸性强弱的比较等。 横向，即碳族元素跟同周期的氮族元素、氧族元素和卤素元素的对比。如 Si、 P、 S、 cl 的非金属强弱的比较，氢化物的稳定性、最高价氧化物对应水化物酸性强弱的比较等。 2.要注意知识的归纳总结。如归纳硅及其化合物之间的转化关系，水泥、玻璃、陶瓷的生产过程 等。在归纳时要注意各物质的特殊性，如 co的毒性和还原性， Sio2的特性 (与Na2co3、 HF反应 )等。 3.要重视所学知识与社会、生产、科技的联系。如半导体材料与计算机技术的联系，光导纤维与通讯的联系等 考点说明 碳、硅等元素知识也是非金属元素的命题热点之一，该类试题常以元素及其化合物知识为载体与化学基本概念、基本理论、化学实验及化学计算密切结合。考查的内容主要有： 、 co的还原性； 、 c02 的检验与鉴别； 2 / 9 2、 co等气体的制取和收集； 2 与 Na0H、 S02与 c 等反应产物的确定及计算； 5.几种新型无机非金属材料的性能和重要用途； 6.环境保护，消除碳氧化物污染的综合应用。 co2 作为化学与生物学相互联系的重要物质 (co2 是植物光合作用的反应物，是动物新陈代谢的产物 )，在今后的综合测试中应引起重视。 7.金刚石、石墨、晶体硅、二氧化硅的结构和性质 第一讲碳、硅及其化合物 第一节碳族元素 碳族元素位于元素周期表的 A 族，包括 c、 S、 Ge、 Sn、Pb， 最外层电子数均为 4 个，易形成共价化合物。 1.碳族元素性质的递变规律 元素 性质 碳 (c) 硅 (Si) 锗 (Ge) 3 / 9 锡 (Sn) 铅（ Pb） 主要化合价 +2、 +4 +4（只有 +4） +2、 +4 +2、 +4 +2、 +4 单质色、态 无色或黑色固体 灰黑色固体 灰白色固体 银白色固体 蓝白色 固体 氢化物 RH4的稳定性 主要氧化物 co、 co2 Sio2 Geo、 Geo2 Sno、 Sno2 Pb、 Pbo2 4 / 9 最高价氧化物的水化物 化学式 H2co3 H2Sio3H4Sio4 Ge(oH)4 Sn(oH)4 Pb(oH)4 酸碱性 酸性递减 碱性递增（多数有两性） 金属性、非金属性 非金属性递减、金属 性递增 2.碳的化学性质 碳在常温下性质比较稳定，很难被氧化，但在点燃或加热的条件下也能跟其它物质发生化学反应。 还原性：_ 可燃性 :_ 5 / 9 氧化性：_ 3.一氧化碳和二 氧化碳的比较 （ 1）一氧化碳 物理性质 五色无味气体，剧毒 (结合血红蛋白 )，难溶于水 化学性质 可燃性 还原性 (与 Fe304、 cuo、 H20的反应 ) 不成盐氧化物 实验室制法 收集方法 :排水法 检验方法 :点燃后在火焰上方罩上干燥的烧杯，无水雾出现，罩沾有澄清的石灰水的烧杯，出现浑浊 工业制法主要用途 :燃料、还原剂、化工原料 （ 2）二氧化碳 二氧化碳物理性质：无色略带酸味气体，无毒，能溶于水 (1:1)固体时俗称干冰 化学性质 不能燃烧，一般情况下不助燃； 氧化性 (与 c、 mg的反应 ) 酸性氧化物 (与碱及碱性氧化物的反应 ) 6 / 9 与盐 ca(cl0)2、 Na2Si03、 NaAl02、 c6H5oNa 收集方法：向上排空气法 体验：使澄清的石灰水变浑浊煅烧石灰石：cac03=cao+c02 用途：灭火剂、致冷剂、人工降雨、制纯碱、尿素等作用 4.硅及化合物 (1)硅 晶体结构：与金刚石的晶体结构类似，是正四面体型空间网状结构的原子晶体。 物理性质：硬度大、熔点高，具有金属光泽，是一种半导体，只能以化合态存在于自然界。 化学性质：不活泼。注意下列化学反应的条件，前三者常温反应，后四者需加热。 第三个化学反应方程式说明 NaoH 等碱性溶液不使用玻璃塞的试剂瓶。 第四个化学方程式说明氢氟酸能用玻璃试剂瓶，而应用塑料瓶。 (3)硅酸 制法：用可溶性硅酸盐与酸反应制取： (思 考，上述反应说明硅酸的酸性比碳酸的酸性强这是为什么 ?) 7 / 9 化学性质 常温可与 F2、 HF、 NaoH 反应，加热条件下可与 o2、H2HNo3cl2 等物质反应 （ 2）二氧化硅 结构 化学性质：酸性氧化物（与碱性氧化物反应、碱反应），特殊反应（ HF） ,与碳反应 （ 3）硅酸 制法 化学性质 课堂之外 硅的制取：在半导体及集成电路的发展史上，硅是极其重要的角色，因此研究计算机的地方称为硅谷，集成电路需要超纯度的硅，它是怎样 产生的呢 ? Si02+2c Si+2c0 主要副反应为： Si02+3c Sic+2c0 因此生产的粗硅所含的杂质有 c、 Si02、 Sic 等，它们都是高熔沸点物质。为了提纯硅采用下列方法： Sicl4 的沸点很低，可以采用蒸馏的方法反复提纯，直所需的纯度。 2.铅的化合物与铅污染 铅的应用很广，如铅蓄电池、汽油抗爆震的添加剂四乙8 / 9 基铅 Pb(c2H5)等，古代也有人用铅制成器皿，但铅是有毒的，古罗马帝国时兴用铅皿煮酒以消除酸味： Pb+2cH3cooH (cH3coo)2Pb+H2 (醋酸 )铅糖 但由于铅糖是有毒的，不少的人因此而中毒。现代铅污染主要来源于汽车的尾气，环保部门已在很多城市禁止使用含铅汽油。 考题解析 例下列关于硅的说法不正确的是 () A.硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体 D.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料 c 硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应 D.当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气等 非金属反应 解析 常温下，硅可与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应，加热和高温条件下，硅能与氧气、氢气起反应。选 c。 答案 c 例下列关于碳族元素的说法中，错误的是 () A.它们从上到下的非金属性向金属性递变的趋势比卤9 / 9 族元素明显 B.碳族元素的气态氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱 c 碳族元素原子的最外层都有 4