高中化学专题之《硅、二氧化硅、硅酸及硅酸盐》同步学习指导
展开一、硅
在常温下，硅除氟气（F2）、氢氟酸（HF）和强碱外，不易跟其他物质反应。
Si + 2F2 == SiF4 ↑
Si + 4HF == SiF4 ↑+ 2H2 ↑
Si + 2NaOH + H2O == Na2SiO3 + 2H2 ↑
加热时能跟某些活泼的非金属单质发生反应。
Si + O2 === SiO2 Si+2Cl2==SiCl4
二、二氧化碳与二氧化硅性质比较
| CO2 | SiO2 | |
存 在 | 空气 | 硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子等 | |
物理性质 | 熔、沸点低，溶于水 | 熔点高，硬度大，不溶于水 | |
化 | 与水反应 | CO2+H2O=H2CO3 | 不反应 |
与NaOH反应 | CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O | SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O | |
与CaO反应 | CO2+CaO=CaCO3 | SiO2+CaO CaSiO3 | |
与酸反应 | 不反应 | SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（二氧化硅的特性） | |
弱氧化性 | C+ CO2 =2CO | SiO2+2CSi+2CO | |
与某些盐 | Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 | SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ | |
用 途 | ①水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品 |
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三、硅酸
1、硅酸和碳酸的性质比较
物质 | 硅酸 | 碳酸 |
化学式 | H2SiO3 | H2CO3 |
酸酐 | SiO2 | CO2 |
制法 | 可溶性硅酸盐与其他酸反应制得：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓ | CO2+H2O=H2CO3 |
颜色与状态 | 白色、固体 | 无纯态，只存在于水溶液中 |
水溶性 | 不溶于水 | 只存在于水溶液中 |
稳定性 | 硅酸加热后会发生分解生成SiO2和H2O |
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酸性比较 | H2CO3 ＞H2SiO3向硅酸钠饱和溶液中通入二氧化碳，同样可得到硅酸凝胶，说明硅酸是一种酸性比碳酸还弱的弱酸。 | |
硅胶——硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶。
硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也用作催化剂的载体。
四、硅酸盐
1、硅酸钠：Na2SiO3，俗称泡花碱，水溶液俗称水玻璃，具有碱性。
贮存：盛Na2SiO3 溶液的试剂瓶不能用玻璃塞（碱溶液及水解成碱性的溶液都不能用带玻璃塞的试剂瓶贮存）
变质：SiO32-+CO2+H2O=CO32-+H2SiO3↓
用途：是工业使用的一种黏合剂，耐火、耐腐蚀
2、常见的硅酸盐产品――传统的无机非金属材料
（1）玻璃
玻璃生产的原料：石英、纯碱、石灰石
设备：玻璃熔炉（高温熔融）
主要反应：SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑,SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑.
成份：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2在一起的混合物
玻璃在常温下呈固态，没有固定的熔点，受热在一定温度范围内逐渐软化
种类：钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃。铅玻璃(用于制光学仪器)；有色玻璃[蓝色钴玻璃(Co2 O 3)、红色玻璃(Cu2O)；钢化玻璃(用于汽车车窗)
几种玻璃的特性和用途
种 类 | 特 性 | 用 途 |
普通玻璃 | 在较高温度下易软化 | 窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等 |
石英玻璃 | 膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光 | 化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等 |
光学玻璃 | 透光性能好，有折光和色散性 | 眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸透镜等光学仪器 |
玻璃纤维 | 耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀 | 太空飞行员的衣服、玻璃钢等 |
钢化玻璃 | 耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂 | 运动器材；微波通讯器材；汽车、火车窗玻璃等 |
（2）水泥
生产原料：有黏士（主要成分为硅酸盐），石灰石。
设备：水泥回转窑（高温煅烧）。
石膏：调节水泥的硬化速率。
产品主要成分：2CaO·SiO2、3CaO·SiO2、3CaO·Al2O3
水泥的标号：325、425、525、625，水泥的标号越大其抗压强度越大。
（3）陶瓷
新型陶瓷①高温结构陶瓷，如氮化硅(Si3N4)陶瓷，碳化硅(SiC)陶瓷等。
②生物陶瓷：如氧化铝陶瓷(A12 O 3)，氧化锆陶瓷(Zr O 2) 等；③压电陶瓷：
以钛酸钡(BaTi O 3)和钛酸铅(PbTi O 3)为主要成分。
3、特殊功能的含硅物质
物质 | 性质 | 用途 |
碳化硅 | 俗称金刚砂、具有金刚石的结构，硬度很大 | 砂纸、砂轮的磨料 |
含4%的硅钢 | 有很高的磁性 | 变压器芯片 |
硅橡胶 | 目前最好的耐高温又耐低温的材料 | 制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料 |
人工制造的分子筛 | 具有均匀微孔结构，表面积大、具有吸附性 | 用于分离、提纯气体或液体混合物；还可以作干燥剂、离子交换剂、催化剂、催化剂载体、净化水、净化空气、防毒器械、食品保鲜、电子产品处理、石油化工等方面。 |
