二氧化硅的性质和用途

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1、二氧化硅的性质和用途重难点归纳近几年来，高考化学试题中多次考查碳族元素中金刚石、石墨、干冰、晶体硅、晶体二 氧化硅的结构。在学习过程中，要通过书本中给出的结构，构建三维立体结构。同时，近几 年来较注重考查碳的化合物的性质，在学习过程中要联系生产、生活实际。1、在本单元学习中，要用元素周期律知识，通过元素非金属性、金属性的递变规律，学习 碳族元素性质。2、要注意区分元素的金属性和金属活动性的区别。元素的金属性和金属活动性有本质区别， 它们之间无必然联系。如：从元素周期表的位置看，铅的金属性比锡强，但从金属活动性看， 锡比铅强。3、碳族元素的常见化合价为+2和+4价，一般高价比低价稳定，但铅的低价

2、（+2）比高价 （+4）稳定。4、硅在常温下稳定，但能与氢氟酸和热碱反应。Si + 4HF = SiF4f + 2H2f；Si + 2NaOH + A。= O + 2H2?硅的这种特性在各级考试中经常出现。5、金刚石、晶体硅、晶体SiO2均属于原子晶体。其中，前两种的C、Si原子分别是周围四 个C、Si原子的四面体中心，后者的Si原子是周围四个O原子的四面体中心。6、硅酸盐结构复杂，习惯上用氧化物表示。结构上，Si原子是Si、O四面体的中心。一、知识提要1 .二氧化硅的存在在自然界中，二氧化硅在地壳中广泛存在，主要存在硅石、石英、硅藻、水晶、沙子里， 以结晶形和无定形两种形态广泛存在自然界里。

3、无色透明的六棱柱形、末端具有六面角锥的 晶体，叫水晶；普通的黄沙是含铁化合物的石英，石英也是花岗石、片麻石等的组分之一。 硅藻土是一种无定形态的二氧化硅，它是死亡的硅藻和其他微小生物的遗体，经沉积胶结成 为多孔、质轻、松软的固体物质，表面积很大，吸附能力很强。2.二氧化硅的结构、物理性质和化学性质：二氧化硅的结构：晶体二氧化硅是硅原子和氧原子以共价键形成立体网状的晶体，晶体中 不存在单个的二氧化硅分子，二氧化硅的硅原子处于正四面体的中心，分别以共价单键跟处 于正四面体顶角的4个氧原子结合形成SiO4正四面体，Si-O键在空间重复，形成体型“大 分子”。晶体中，最小的环上有6个硅原子和6个氧原子

4、，共12个原子，硅氧原子个数比为 1:2，所以组成最简式为SiO2，晶体中不存在单个的分子。物理性质：二氧化硅晶体是一种坚硬、有脆性、不导电、难熔（熔点1710C ）也难溶于 水的无色固体。化学性质：二氧化硅是硅酸的酸酎，但其不能与水反应生成硅酸。由于硅氧键较牢固，化 学性质十分稳定。是一种酸性氧化物，具有酸性氧化物的一些性质，如在高温下能与碱性氧 化物、碱、纯碱等起反应而生成硅酸盐；二氧化硅不与一般的酸反应，有较好的抗酸性，但 能被氢氟酸腐蚀，所以人们常用氢氟酸来雕刻玻璃；能被强还原剂（碳）在高温下还原得粗 硅。有关反应如下：SiO2+4HF= SiF4 f +2H2OSiO2+2NaOH=

5、 Na2SiO3+2H2OSiO2+Ca （OH） 2=CaSiO3+H2OSiO2+CaO 亶温 CaSiO3SiO2+2C 高温=Si+2CO fSiO2+ Na2CO3 = Na2SiO3+CO2 fSiO2+ CaCO3= CaSiO3+ CO2 fSiO2+ Na2SO3= Na2SiO3+SO2 f3.二氧化硅的用途：用作光导纤维、光学玻璃、光学仪器、高级化学仪器、钟表、石英坩 埚、玛瑙饰品、建筑材料等。硅藻可以作为吸附剂和催化剂的载体以及保温材料。二、疑难问答1 .为什么实验室中盛碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？氢氟酸保存时应注意什么？答：玻璃中含二氧化硅，碱液能与二氧化硅反应

6、而不与橡皮作用；不用玻璃瓶或玻璃塞，用 塑料瓶。2 .“二氧化硅既能与氢氟酸反应，又能与强碱反应，所以二氧化硅有两，性”这句话对吗？答：不对。二氧化硅与氢氟酸反应是其特性，且反应产物也不是盐和水，它不与其它酸反应， 只是酸性氧化物，与所有强碱都能反应生成盐和水。3 .碳和硅同组族，二氧化碳与二氧化硅的组成相似，二者有何异同？答：如下表项目二氧化碳二氧化硅化学式CO2SiO2存在空气硅石、硅藻、石英物理性质硬度、密度小大熔点低，气体高、难熔固体溶解性能溶于水不溶于水稳定性比较二氧化硅比二氧化碳稳定类型都是酸性氧化物，对应酸的酸酎化 学 性 质1、与水反应可逆反应不反应2、与酸反应不反应只与氢氟酸

7、反应3、与碱（NaOH）反应都反应4、与碱性氧化物（CaO）都反应5、与盐反应与更弱的酸的盐反应高温下与某些挥发性酸的盐反应4 .硅酸盐通常可以用二氧化硅和金属氧化物的形式表示，用氧化物的形式表示硅酸盐时应注意什么？答：用氧化物的形式表示硅酸盐时应注意：元素化合价不变;原子个数比不变；氧化物系数 配置为最简整数；按活泼“金属氧化物一较不活泼金属氧化物一二氧化硅一水”的顺序写， 中间用间隔号隔开。5.将下列盐表示成氧化物的形式。Mg SiOKAlSi OAl (Si O )(OH),24 3 8 2、 2 54 Pb2PbO4_K3PO4 KH2PO4 NaNO3 H2CO3三、典型例题例1若发

8、现114号新元素X,它的最外层有4个电子，下列有关叙述正确的是()A. 有稳定的气态氢化物XH4B. X的最高正价氧化物化学式为XO2C. X为非金属元素D. X的低价氧化物是酸性氧化物解析由同主族元素性质递变规律，同主族元素的氢化物的稳定性依次减弱，金属性依次 增强，氧化物、氢氧化物的碱性依次增强，所以A、C、D错，由同主族元素性质相似性， 他们的最高正价都是+4价，故选B。过量盐酸a溶液例2在下列物质的转化关系中，A是一种固体物质，E是一种白色沉淀。据此填写：(DB的化学式是，B在固态时属于 晶体。A和a溶液反应的离子方程式 (2)B和a溶液反应的离子方程式是 解析根据C和过量盐酸反应生成

9、白色沉淀E，所以E为不溶性的酸，在常见的酸中，不 溶性的酸只有H SiO (或H SiO )，所以E为原硅酸，B为SiO、D为H O、A为单质硅， 442422B 为 SiO2。例3石英砂和焦炭在高温电炉中，可以合成金刚砂(SiC)，金刚砂硬度很大，工业上用作 磨料。生产金刚砂的过程中可能发生的反应方程式 为，金刚砂的结构类似于 ，熔点 比 低，比 高(选以下选项字母填空)A金刚石 B石墨 C晶体硅 D SiO2随着碳和SiO2物质的量配比的变化，固体产物和残留反应物的成分也相应变化，填写下表n (C) /n (SiO2)Si、SiO22Si、SiC3解析碳和SiO2物质的量配比的变化，固体产物和残留反应物的成分也相应变化。反应有: 2C+SiO2=Si+2CO, 3C+SiO高温=SiC+2CO；金刚砂的结构类似于金刚石或晶体硅，熔点比 金刚石、石墨低，比晶体硅、二氧化硅高(与原子半径有关)当n (C) /n (SiO2)2时， 固体产物和残留反应物的成分为Si、SiO2；当n (C) /n (SiO2) =2时，固体产物的成分是 Si；当 2n (C) /n (SiO2)3时，固体产物和残留反应物的成分为 C、SiC。