学科：化学教学内容：硅和二氧化硅【课前复习】温故1．自然界中，C的同素异形体天然存在的有_________、_________，人工制取的有_________、_________等；Si的同素异形体都是人工制取的，有_________、_________两种。

2．金刚石和硅晶体比较。

（1）硬度：金刚石_____硅晶体；（填“大于”或“小于”；下同）（2）熔点：金刚石_____硅晶体；（3）导电性：金刚石_____硅晶体。

知新3．C、Si同主族，化学性质相似，但也有差别，其中能与NaOH（aq）反应的是_____（写元素符号），化学方程式为______________；能与HF（aq）反应的是_____（写元素符号），反应方程式是____________________。

4．硅的用途十分广泛，作为良好的半导体，硅可用来制造_____、_____、_____等半导体器件，还可制成_____电池。

硅的合金用途也很广，含硅4%（质量分数）的钢可用来制造_____；含硅15%（质量分数）的钢可用来制造_____。

5．CO2、SiO2性质相似，都是酸性氧化物，分别写出它们与足量NaOH（aq）反应的化学方程式：__________________、__________________；二者差别也很明显，其中能与H2O 反应的是___________________（写出化学式），反应方程式为____________________。

6．SiO2与水反应吗？为什么说SiO2是酸性氧化物？7．SiO2与硅石、砂石、石英、水晶、玛瑙间有何关系？【学习目标】1．初步了解硅在自然界中的存在形态。

了解硅元素的常见同素异形体。

2．了解硅的物理性质和主要用途。

3．掌握硅的化学性质和制取方法。

这是本节学习的重点内容，也是本章重点之一。

4．了解二氧化硅的存在，知道石英、水晶、硅石与SiO2的关系。

5．掌握二氧化硅的化学性质，这是本节、也是本章的学习重点。

6．了解硅酸、原硅酸的性质和制取方法。

7．了解常见硅酸盐的主要用途。

8．理解硅酸盐的氧化物表示方法，知道其化学式中氧化物前计量数的含义。

【基础知识精讲】一、硅的存在（1）分布广：地壳中到处都是。

（2）含量多：地壳中含量居第二位，仅次于氧。

（3）化合态：自然界中没有游离态的硅，所有的硅都是化合态的。

二、硅的同素异形体自然界中有游离态的碳（如金刚石和石墨），没有游离态的硅，所有的单质硅都是人工制得的。

单质硅有晶体硅和无定形硅2种。

三、硅的物理性质硅的主要物理性质可编拟口诀帮助记忆。

金属光泽灰黑硅，熔沸点高硬而脆，游离化合两形态，电子管件半导体。

四、金刚石、石墨、硅晶体的导电性金刚石和晶体硅属于原子晶体，由于金刚石中碳原子的四个价电子全部用来形成共价键，晶体内部结构中不存在自由电子，此外，又因形成晶体的C—C 键长较短（1.55×10－10m ），键能较大（346 kJ·mol －1），成键的两个原子核对共用电子对的吸引力大。

即使有外界条件（光或热等）的作用，共用电子对也不会被激发成为自由电子，因此金刚石不导电；晶体硅虽结构与金刚石相似，晶体内部也无自由电子，但Si—Si 的键长（2.35×10－10m ）比C—C 的键长长，键能（177 kJ·mol －1）小于C—C 的键能，成键的两个原子核对共用电子对吸引力较小，在外界条件（光或热）作用下，可摆脱两核的吸引力而成为自由电子，此时共用电子对离开共价键结构，原来的位置即成为带正电荷的空穴，显然自由电子和空穴总是成对出现的，称为电子—空穴对，由于自由电子的运动，使电子—空穴对不断变换，从而使晶体导电，但晶体硅通过这种方式导电有一定方向性，即单向导电，所以晶体硅被称为半导体。

石墨是导体，是因为石墨是层状结构。

在同一层中，每个碳原子只能与周围三个碳原子成键，这样每个碳原子都还有一个未成对电子即自由电子，通过自由电子而导电，故石墨是导体。

五、硅的化学性质（1）常温下，Si 化学性质稳定，但可与下列物质反应，而C 不能。

①Si ＋4HF SiF 4↑＋SiH 4↑②Si ＋2NaOH ＋H 2O Na 2SiO 3＋2H 2↑（2）加热和高温下，Si 能与一些非金属反应，与C 相似。

①Si ＋O 2SiO 2∆====②Si ＋2H 2SiH 4高温======Si ＋F 2SiF 4　常温即可六、SiO 2的存在SiO 2广泛存在于自然界中，与其他矿物质共同构成了岩石。

（1）砂：含较多杂质的SiO 2；（2）石英：含较少杂质的SiO 2；（3）水晶：透明的石英晶体，含极少杂质的SiO 2；（4）玛瑙：含有色杂质的石英晶体。

（5）硅石：天然二氧化硅。

七、SiO 2的物理性质坚硬难熔（或溶）八、SiO 2的化学性质SiO 2是酸性氧化物，但与水不反应，可与CaO 、NaOH （aq ）、HF （aq ）反应：（1）高温下与碱性氧化物的反应CaO ＋SiO 2CaSiO 3高温======（2）高温下与盐的反应CaCO 3＋SiO 2CaSiO 3＋CO 2↑高温======（3）常温下与NaOH （aq ）的反应2NaOH ＋SiO 2Na 2SiO 3＋H 2O注意，不生成NaHSiO 3，即没有下列反应发生NaOH ＋SiO 2NaHSiO 3（4）常温下与HF （aq ）的反应SiO 2＋4HF SiF 4↑＋2H 2O 注意，SiF 4在常温常压下也是气体。

九、联系实际，记忆SiO 2的性质（1）SiO 2不溶于水。

砂石的主要成分是SiO 2，砂石于河流、海滩中经上亿万年的冲蚀而存在，是SiO 2不溶于水的最好注释。

（2）NaOH （aq ）可用玻璃瓶盛放，但不可使用磨砂玻璃塞。

普通玻璃中含有SiO 2，石英玻璃的主要成分是SiO 2。

光滑的玻璃与NaOH （aq ）不反应，所以可用玻璃试剂瓶盛NaOH （aq ）。

粗糙的玻璃易与NaOH （aq ）反应。

2NaOH ＋SiO 2Na 2SiO 3＋H 2O生成的Na 2SiO 3能将磨砂的玻璃瓶和玻璃塞粘合在一起，久之不能打开，所以不能用带磨砂玻璃塞的玻璃瓶盛放NaOH 等碱性溶液。

（3）HF 雕刻玻璃。

量筒等仪器上的刻度，某些玻璃的花纹图案，是用HF （aq ）雕刻的：把不需要雕刻的部位用蜡覆盖，需要雕刻的部位裸露，然后将玻璃放在HF （aq ）中，片刻即可。

这是由于SiO 2被腐蚀的结果：SiO 2＋4HFSiF 4↑＋2H 2O操作时，要谨防HF 中毒。

十、Si 的工业制法（1）制取粗硅——含少量杂质的硅SiO 2＋C Si ＋2CO ↑高温======注意，高温下C 的氧化产物是CO ，而非CO 2，因为即使生成CO 2，也会发生以下反应：C ＋CO 22CO高温======（2）粗硅提纯Si （粗）＋Cl 2SiCl 4高温======SiCl 4＋2H 2Si （纯）＋4HCl高温======十一、硅酸和原硅酸1．主要性质（1）物理性质硅酸和原硅酸都是难溶于水的酸。

（2）化学性质①硅酸和原硅酸都是弱酸，它们都不能使紫色石蕊试液变红色。

②硅酸和原硅酸都是不稳定的酸，受热易发生分解反应H 4SiO 4H 2SiO 3＋H 2O ；H 2SiO 3H 2O ＋SiO 2∆====③硅酸和原硅酸都能与碱溶液反应2NaOH ＋H 2SiO 3Na 2SiO 3＋2H 2O 2NaOH ＋H 4SiO 4Na 2SiO 3＋3H 2O2．制取方法用可溶性硅酸盐和酸溶液反应。

①Na 2SiO 3（aq ）与强酸的反应Na 2SiO 3＋2HCl2NaCl ＋H 2SiO 3↓Na 2SiO 3＋2HCl ＋H 2OH 4SiO 4↓＋2NaCl ②Na 2SiO 3（aq ）与CO 2的反应Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3Na 2SiO 3＋2H 2O ＋2CO 2H 2SiO 3↓＋2Na 2HCO 3Na 2SiO 3＋2H 2O ＋CO 2H 4SiO 4↓＋Na 2CO 3Na 2SiO 3＋3H 2O ＋2CO 2H 4SiO 4↓＋2Na 2HCO 3十二、常见硅酸盐（1）硅酸钠①Na 2SiO 3（aq ）俗名水玻璃。

②水玻璃的主要用途：工业粘合剂、防腐剂和耐火材料。

（2）粘土①粘土的主要成分是铝硅酸盐；②粘土的常见种类有高岭土（也叫瓷土）和一般黏土。

③粘土的主要作用是制造陶瓷器。

十三、硅酸盐的氧化物表示方法硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。

如：硅酸钠：Na 2SiO 3 （Na 2O·SiO 2）高岭石：Al 2（Si 2O 5）（OH ）4　（Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O ）镁橄榄石：Mg 2SiO 4　（2MgO·SiO 2）注意事项：①在硅酸盐的氧化物表示式中，氧化物的排列顺序是：金属氧化物SiO 2·H 2O ；当有多种金属氧化物时，活泼金属的氧化物写在前面。

②在硅酸盐氧化物的表示式中，氧化物前面的计量数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。

如：2MgO·SiO 2表示2个MgO 和1个SiO 2，不能认为是2（MgO·SiO 2）。

十四、硅及其化合物的反常性质（1）硅的还原性比碳强，但碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅：SiO 2＋2C 高温======Si ＋2CO ↑；这是由于生成物CO 是气体逸出的原因。

工业上将Na 和KCl 的混合物升温至K 的沸点以上Na 的沸点以下，使K 逸出制取K ，原理与上相同。

（2）非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有H 2生成：Si ＋4HF ＝＝＝＝SiF 4↑＋2H 2↑。

（3）非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然：Si ＋2NaOH ＋H 2O ＝＝＝＝Na 2SiO 3＋2H 2↑。

（4）虽然SiO 2是硅酸的酸酐，但却不能用SiO 2与水反应制备硅酸，而只能用可溶性硅酸盐跟酸作用来制备。

（5）酸性氧化物一般不与酸反应（除氧化—还原反应外），而二氧化硅却能与氢氟酸反应。

（6）无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。

（7）反应Na 2SiO 3＋CO 2＋2H 2O Na 2CO 3＋H 4SiO 4↓、Na 2CO 3＋SiO 2Na 2SiO 3高温======＋CO 2↑能够进行，这是由于前者生成不溶于强酸的沉淀，后者生成气体逸出的缘故。

【学习方法指导】［例1］下列物质俗名、化学式、用途均相符的一组是（ ）A ．水玻璃　Na 2SiO 3粉末 建筑工业粘合剂B ．重晶石　BaCO 3粉末 钡餐C ．苏打 Na 2SO 4·10H 2O 泡沫灭火器原料D ．生石膏　2CaSO 4·H 2O 人物塑像解析：水玻璃是Na 2SiO 3的水溶液，A 不正确。