1、第二部分：【基本理论】 替换 PDF 文件中的第二部分一、碳、硅及化合物的关系网络1、相互转化关系2、硅的性质和制备：物理性质：硅在自然界中只 有 态 ， 没 有 态 。 其 含 量 在 地 壳 中 居 第 位 ， 是 构 成 矿物 和 岩 石 的 主 要 成 分 。 晶体硅为原子晶体。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。化学性质：硅的化学性质不活泼。常温下，只能与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应：Si + 2F2 SiF4 、Si + 4HF SiF4 + 2H2、Si + 2NaOH + H2O 。在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合：Si O2 SiO
2、2制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：SiO 2 2C 。将制得的粗硅，再与 C12 反应后，蒸馏出 SiCl4，然后用 H2 还原 SiCl4 可得到纯硅。有关的反应为：Si 十 2C12 SiCl4、 SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl应用：高纯硅可作 材料；晶体硅还可做光电转换材料及制作生物工程芯片。3、二氧化硅的性质和应用：SiO 2 为 晶体，是一种坚硬难熔的固体，硬度、熔点都很高。二氧化硅的化学性质很稳定，不能跟酸（氢氟酸除外）发生反应。二氧化硅是一种酸性氧化物，所以能跟碱性氧化物或强碱反应。SiO2 + CaO CaSiO3 、SiO 2 + 2NaOH Na2Si
3、O3 + H2O（碱溶液不能在使用磨口玻璃塞的试剂瓶中）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盐酸作用制得。首先，让 SiO2 和 NaOH（或 Na2CO3）在熔化条件下反应生成相应的 硅酸钠：SiO 22NaOH ；然后，用酸与硅酸钠作用制得硅酸：Na 2SiO3+2HCl = 。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：SiO 2+4HFSiF 4+2H2O光导纤维：从高纯度的 SiO2 或石英玻璃熔融体中，拉出的直径约 100m 的细丝，称为石英玻璃纤维，这种
4、纤维称为光导纤维。光纤通信是一种新技术，它将光信号在光导纤维中进行全反射传播，达到两地通信的目的。光纤通信优点：信息传输量大，原料来源广；质量轻，每千米 27 克；抗电磁干扰，保密性好。4、硅酸和硅胶：硅酸：硅酸有多种形式，如 H4SiO4、H 2SiO3 等。由于 “H2SiO3”分子式最简单，习惯采用 H2SiO3 作为硅酸的代表。硅酸酸性比碳酸还弱：Na 2SiO3+CO2+H2OH 2SiO3+Na 2CO3硅胶：刚制得的硅酸是单个小分子，能溶于水，在存放过程中，它会逐渐失水聚合，形成各种多硅酸，接着就形成不溶于水，但又暂不从水中沉淀出来的“硅溶胶” 。如果向硅溶胶中加入电解质，则它会
5、失水转为“硅凝胶” 。把硅凝胶烘干可得到“硅胶” 。烘干的硅胶是一种多孔性物质，具有良好的吸水性。而且吸水后还能烘干重复使用，所以在实验室中常把硅胶作为作为干燥剂。5、硅酸盐：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。例如：硅酸钠Na2SiO3（Na 2OSiO2） ；镁橄榄石 Mg2SiO4（2MgOSiO 2） ；高岭石 Al2(Si2O5)(OH)4（A1 2O32SiO22H2O）注：复杂硅酸盐可以看成碱性氧化物和酸性氧化物所组成的复杂化合物，因此可以改写为aMxOybSiO2cH2O 的方式（具体顺序是：碱性氧化物两性氧化物酸性氧化物水） 。硅酸盐制品性质
6、稳定，熔点较高，难溶于水，有很广泛的用途。最简单硅酸盐是硅酸钠，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，可作粘合剂，防腐剂。云母、滑石、石棉、高岭石等，它们都属于天然的硅酸盐。人造硅酸盐：主要有玻璃、水泥、各种陶瓷、砖瓦、耐火砖、水玻璃以及某些分子筛等。6、无机非金属材料传统无机非金属材料水泥和玻璃的生产方法硅酸盐产品 水泥 普通玻璃主要设备 水泥回转窑 玻璃窑主要原料 和 、 、 反应原理 复杂的物理-化学变化Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2主要成份硅酸三钙（3CaOSiO 2） 、硅酸二钙（2CaOSiO 2） 、铝酸三钙（3CaOAl 2
7、O3）、 、 7、硅及其化合物的“反常”Si 的还原性大于 C，但 C 却能在高温下还原出 Si：SiO 22C Si2CO 非金属单质跟碱液作用一般无 H2 放出，但 Si 却放出 H2：Si+2NaOH+H2ONa 2SiO3+2H2（类似于 Al）非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但 Si 能与 HF 作用：Si+4HFSiF 4+2H2非金属单质大多为非导体，但 Si 为半导体。SiO 2 是 H2SiO3 的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备 H2SiO3。酸性氧化物一般不与酸作用，但 SiO2 能跟 HF 作用：SiO 2+4HFSiF 4+2H2O无机酸一般易溶于水，但 H2SiO3 难溶于水。因 H2CO3 的酸性大于 H2SiO3，所以在 Na2SiO3 溶液中通人 CO2 能发生下列反应：Na2SiO3 + CO2 + H2O H2SiO3+ Na2CO3，但在高温下 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2也能发生。Na 2SiO3 的水溶液称水玻璃，但它与玻璃的成分大不相同。 非金属氧化物的熔沸点一般较低，但 SiO2 的熔沸点却较高。
