x第一輪硅及其化合物

1、 2015屆高三一輪復(fù)習(xí)屆高三一輪復(fù)習(xí)硅及其化合物硅及其化合物考點(diǎn)考點(diǎn)1 1：Si的性質(zhì)和用途一、硅的物理性質(zhì)及用途。只有化合態(tài)金剛石灰黑色固體金屬高半導(dǎo)體半導(dǎo)體C + O2(足量足量) = CO2點(diǎn)燃點(diǎn)燃2C + O2(不足不足) =2 CO點(diǎn)燃點(diǎn)燃Si + O2=SiO2Si +2Cl2= SiCl4Si +2F2= SiF4（常溫）（常溫）C + CuO = Cu + CO22C + SiO2 = Si + 2CO高溫高溫C+2H2SO4(濃濃) =CO2+2SO2+2H2OSi+4HF=SiF4+ 2H2C + H2O = CO + H2高溫高溫Si+2NaOH+ H2O =Na2Si

2、O3+ 2H2二二.硅的化學(xué)性質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)一般表現(xiàn)還原性硅的化學(xué)性質(zhì)小結(jié)：硅的化學(xué)性質(zhì)小結(jié)：常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿外，硅不跟其他物質(zhì)，如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等起反應(yīng)。在加熱條件下，硅能跟一些非金屬反應(yīng)。(1)粗硅制取粗硅制取: SiO2 + 2C = Si (粗粗) + 2CO高溫高溫高溫高溫(2)粗硅提純粗硅提純 :Si (粗粗) + 2Cl2 = SiCl4SiCl4 + 2H2 = Si(純純) + 4HCl工業(yè)上制備硅的原理是什么？請(qǐng)寫出有關(guān)化學(xué)工業(yè)上制備硅的原理是什么？請(qǐng)寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式。反應(yīng)的化學(xué)方程式。課堂思考課堂思考:1.（2009浙江

3、）浙江）單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材料。通常用炭在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅（反應(yīng)溫度450500），四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖 課堂練習(xí)課堂練習(xí): 相關(guān)信息如下：四氯化硅遇水極易水解；硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相 應(yīng)的氯化物；有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖 請(qǐng)回答下列問題：請(qǐng)回答下列問題：（1）寫出裝置）寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 _ ； 裝置A中g(shù)管的作用是_； 裝置B中的試劑是_； 裝置C中的試劑是_ 。 （2）寫

4、出裝置寫出裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 _ ；相關(guān)信息：相關(guān)信息：硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；題頭信息：粗硅題頭信息：粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)) （3）裝置E中h瓶收集到的粗產(chǎn)物可通過(guò)精餾（類似多次蒸餾）得到高純度四氯化硅，精餾后的殘留物中，除鐵元素外可能還含有的雜質(zhì)元素是_（填寫元素符號(hào)）。題頭信息：反應(yīng)溫度450500相關(guān)信息相關(guān)信息 ： （4）裝置F的作用是什么？相關(guān)信息如下：四氯化硅遇水極易水解； （5）畫出尾氣處理裝置圖。NaOH溶液NaOH溶液（6

5、）寫出四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原得高純硅的化學(xué)方程式 SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl高溫高溫2.硅單質(zhì)及其化合物應(yīng)用范圍很廣。請(qǐng)回答下列問題：(1)制備硅半導(dǎo)體材料必須先得到高純硅。三氯甲硅烷(SiHCl3)還原法是當(dāng)前制備高純硅的主要方法，生產(chǎn)過(guò)程示意圖如下：石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(純)高純硅焦炭高溫精餾HClH2573 K以上1357 K寫出由純SiHCl3制備高純硅的化學(xué)反應(yīng)方程式SiHCl3H2高溫Si3HCl 課堂練習(xí)課堂練習(xí):石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(純)高純硅焦炭高溫精餾HClH2573 K以上1357 K整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制

6、無(wú)水無(wú)氧。SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和另一種物質(zhì)，寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程_；H2還原SiHCl3過(guò)程中若混有O2，可能引起的后果是_。SiHCl33H2O = H2SiO3H23HCl 氧氣與氫氣混合，可能引起爆炸；氧氣可能會(huì)氧化SiHCl3。 石英砂粗硅SiHCl3(粗)SiHCl3(純)高純硅焦炭高溫精餾HClH2573 K以上1357 K(2)硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃。取少量硅酸鈉溶液于試管中，逐滴加入飽和氯化銨溶液，振蕩。寫出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并給予解釋?，F(xiàn)象：有白色膠狀沉淀生成，有刺激性氣體生成。弱酸根弱酸根SiO32 與與NH4 能發(fā)生雙水解反應(yīng)，化能發(fā)生雙水解反應(yīng)，化學(xué)

7、方程式表示為學(xué)方程式表示為SiO32 2NH4 = 2NH3H2SiO3，因此既有沉淀又有刺激性氣味的氣體，因此既有沉淀又有刺激性氣味的氣體生成。生成。 考點(diǎn)考點(diǎn)2 2：SiO2的性質(zhì)和用途一、一、 SiO2的物理性質(zhì)的物理性質(zhì)不不酸性酸性大大高高課堂思考課堂思考:問題問題2：SiO2和和CO2都是酸性氧化物都是酸性氧化物,為什么它為什么它們的物理性質(zhì)差別如此之大們的物理性質(zhì)差別如此之大?結(jié)構(gòu)不同,SiO2為原子晶體，CO2為分子晶體。石英砂、玻璃、沙子的主要成分為SiO2 在在SiO2的晶體中，每個(gè)硅原子的晶體中，每個(gè)硅原子與與_個(gè)氧原子結(jié)合，每個(gè)氧原子個(gè)氧原子結(jié)合，每個(gè)氧原子與與_個(gè)硅原子

8、結(jié)合，即個(gè)硅原子結(jié)合，即SiO2晶晶體是由體是由Si和和O按按_的比例所的比例所組成的組成的_結(jié)構(gòu)的晶體。結(jié)構(gòu)的晶體。421：2立體空間網(wǎng)狀立體空間網(wǎng)狀Sio問題問題3： SiO2和和CO2都是酸性氧化物都是酸性氧化物, 結(jié)合它結(jié)合它們的結(jié)構(gòu)分析它們的化學(xué)性質(zhì)有何異同們的結(jié)構(gòu)分析它們的化學(xué)性質(zhì)有何異同?課堂思考課堂思考:CO2 +H2O H2CO3CO2+2OH- = CO32- +2H2OCO2+OH- = HCO3- CO2+CaO = CaCO3 CO2+H2O+Na2SiO3= Na2CO3 + H2SiO3SiO2+4HF = SiF4+2H2OSiO2+2OH- = SiO32-

9、+H2OSiO2+CaO = CaSiO3 高溫高溫SiO2+Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2高溫高溫不反應(yīng)不反應(yīng)(故不能直接與水故不能直接與水反應(yīng)制硅酸反應(yīng)制硅酸)不反應(yīng)不反應(yīng)二、二、 SiO2的化學(xué)性質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)H2SiO3 = SiO2 + H2O光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維、化學(xué)儀器、化學(xué)儀器、光學(xué)儀器、鐘表、光學(xué)儀器、鐘表、電子部件電子部件三、三、 SiO2的制備和用途的制備和用途問題問題4：氫氟酸如何保存？：氫氟酸如何保存？問題問題5：為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶：為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？用橡皮塞而不用玻璃塞？氫氟酸不能盛放在玻璃器皿中，而應(yīng)保存在塑氫

10、氟酸不能盛放在玻璃器皿中，而應(yīng)保存在塑料瓶中。料瓶中。SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,生成物生成物的具有粘性，久置使瓶塞打不開的具有粘性，久置使瓶塞打不開課堂思考課堂思考:1下列關(guān)于硅和硅的化合物敘述不正確的是()硅晶體的結(jié)構(gòu)和金剛石相似，都含有共價(jià)鍵硅是地殼中含量最多的元素單晶硅是良好的半導(dǎo)體材料二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的重要原料二氧化硅分子是由兩個(gè)氧原子和一個(gè)硅原子組成的二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸A B C D課堂練習(xí)課堂練習(xí):D2判斷下列說(shuō)法是否正確。A盛放燒堿的試劑瓶不能用玻璃塞，是為了防止 燒堿跟二氧化硅生成硅酸鈉而使玻璃塞與瓶口 粘在一起。B光導(dǎo)纖

11、維是以二氧化硅為主要原料制成的。C二氧化碳?xì)怏w通入紫色石蕊試液中,溶液變藍(lán)。D工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原二氧化硅得到含 少量雜質(zhì)的粗硅。E二氧化硅不與任何酸反應(yīng)，可用石英制造耐酸 容器。ABD課堂練習(xí):3下列反應(yīng)中，能說(shuō)明SiO2是酸性氧化物的是() SiO24HF = SiF42H2O SiO2CaO = CaSiO3 SiO22NaOH = Na2SiO3H2O SiO22C = Si2COA B C D4.將過(guò)量CO2通入下列溶液中，最終溶液變渾濁的是()飽和Na2CO3溶液Na2SiO3溶液NaAlO2溶液Ca(ClO)2溶液CaCl2溶液A B C D全部BC5下列離子方程式不正確的

12、是()A石英與燒堿溶液反應(yīng)： SiO22OH = SiOH2OB往燒堿溶液中通入少量CO2： CO22OH= COH2OC往水玻璃中加入鹽酸：2HSiO = H2SiO3D向小蘇打溶液中加入過(guò)量石灰水： 2HCOCa22OH = CaCO32H2OCOD考點(diǎn)3：硅酸和硅酸鹽1.1.硅酸的硅酸的性質(zhì)性質(zhì)(1)物理性質(zhì)：不溶于水。(2)化學(xué)性質(zhì)。 弱酸性：與NaOH溶液反應(yīng) 不穩(wěn)定性：受熱易分解由Na2SiO3與酸反應(yīng)制得： Na2SiO3+H2SO4 = H2SiO3+Na2SO4Na2SiO3+CO2+H2O = Na2CO3 + H2SiO33.3.硅酸的硅酸的用途用途2.2.硅酸的硅酸的制

13、備制備硅膠可用作干燥劑一一.硅酸硅酸問題問題6：如何用：如何用SiO2制備硅膠？制備硅膠？課堂思考課堂思考:1.硅酸鈉（硅酸鈉（Na2SiO3）：可溶于水，其水溶液稱）：可溶于水，其水溶液稱為水玻璃可作肥皂填料、木材防火劑、黏膠劑。為水玻璃可作肥皂填料、木材防火劑、黏膠劑。硅酸鹽常表示成氧化物的形式：硅酸鹽常表示成氧化物的形式：硅酸鈉硅酸鈉Na2SiO3Na2OSiO2高嶺土高嶺土Al2(Si2O5)(OH)4Al2O32SiO22H2O正長(zhǎng)石正長(zhǎng)石KAlSi3O8K2OAl2O36SiO2二二. .硅酸鹽硅酸鹽: :由硅、氧和金屬組成的化合物由硅、氧和金屬組成的化合物CaCO3+SiO2 =

14、 CaSiO3+CO2Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2高溫高溫2.無(wú)機(jī)非金屬材料(硅酸鹽材料)問題問題7：玻璃的主要成分是什么：玻璃的主要成分是什么?課堂思考課堂思考:高溫高溫1.判斷下列說(shuō)法是否正確(1)碳化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可用于生產(chǎn)耐高溫水泥( )(2)氮化硅硬度大熔點(diǎn)高，可用于制作高溫陶瓷和軸承(3)可以用Si3N4、Al2O3制作高溫結(jié)構(gòu)陶瓷制品( )(4)普通玻璃是由純堿、石灰石和石英砂制成的，其熔 點(diǎn)很高( )(5)水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品()(6)水玻璃可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑()課堂練習(xí)課堂練習(xí): （2009浙江）浙江）單晶硅是信息產(chǎn)業(yè)中重要的基礎(chǔ)材

15、料。通常用炭在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅（反應(yīng)溫度450500），四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。以下是實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖 相關(guān)信息如下：四氯化硅遇水極易水解；硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相 應(yīng)的氯化物；有關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)見下表：實(shí)驗(yàn)室制備四氯化硅的裝置示意圖 請(qǐng)回答下列問題：請(qǐng)回答下列問題：（1）寫出裝置）寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 _ ； 裝置A中g(shù)管的作用是_。 小結(jié)1：氣體發(fā)生裝置的基本類型 (根據(jù)反應(yīng)物質(zhì)的狀態(tài)和反應(yīng)條件) 小結(jié)小結(jié)2 2：防堵塞裝置：防堵塞裝置思考：思

16、考：b瓶的作用是什么？瓶的作用是什么？2.防堵塞防堵塞.流動(dòng)的氣體若在前方受阻，錐形瓶流動(dòng)的氣體若在前方受阻，錐形瓶?jī)?nèi)液面下降，玻璃管中水柱上升內(nèi)液面下降，玻璃管中水柱上升 .1.防倒吸防倒吸 . （2）裝置B中的試劑是_； 裝置C中的試劑是_ 。1.飽和酸式鹽溶液：飽和酸式鹽溶液：飽和飽和NaHCO3溶液能除去溶液能除去CO2中混有的中混有的HCl、SO2飽和飽和NaHSO3溶液能除去溶液能除去SO2中混有的中混有的HCl、SO3飽和飽和NaHS溶液能除去溶液能除去H2S中混有的中混有的HCl氣體。氣體。2.酸性酸性KMnO4溶液：溶液：利用它的強(qiáng)氧化性，可以除去具有還原性的氣體，利用它的強(qiáng)

17、氧化性，可以除去具有還原性的氣體，如除去如除去CO2氣體中的氣體中的SO2、H2S等。等。 小結(jié)小結(jié)1 1：除雜裝置：除雜裝置濃硫酸無(wú)水CaCl2堿石灰H2,O2,Cl2,SO2,CO,N2,CH4O2,Cl2,HCl,SO2, H2,CO,N2,CH4H2,O2,N2,CH4,NH3H2S,NH3,HBr,HI,C2H4NH3HX,H2S,SO2,CO2,NO2, Cl2洗氣瓶洗氣瓶（長(zhǎng)進(jìn)短出）（長(zhǎng)進(jìn)短出）干燥管干燥管（大進(jìn)小出）（大進(jìn)小出） （3）裝置F中的干燥管作用是什么？相關(guān)信息如下：四氯化硅遇水極易水解； （4）寫出裝置寫出裝置D中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 _ ；相關(guān)信息：相關(guān)信息：硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；氣直接反應(yīng)生成相應(yīng)的氯化物；題頭信息：粗硅題頭信息：粗硅(含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)含鐵、鋁、硼、磷等雜質(zhì)) （5）裝置E