第七章 硅和硅酸盐工业

复习课

一、概述

结构：位置：

性质

相似：化合价：

递变性元素非金属性渐弱，金属性渐强气态氢化物稳定性减弱最高价氧化物水化物的酸性渐弱

最外层都是 4 个电子ⅣA 族

难得失电子形成简单离子＋ 4 、＋ 2 、（－ 4 ）易形成共价化合物

二、碳及其化合物

1. 单质

同素异形体：

化学性质：

金刚石、石墨、C60 等。

稳定性、还原性、可燃性、氧化性

金刚石

石墨

C60

实物图

酸式

盐

2. 化合物

CO2

CO

物理性质

化学性质

物理性质

化学性质

碳酸

盐

氧化物

正盐稳定性：

溶解性：

稳定性：溶解性：

与 H ＋、 OH －反应：

无色略带酸味、微溶于水

氧化性；酸性氧化物的通性

无色无味 , 难溶于水 , 有毒

可燃性；还原性：

碳酸钠、碳酸钾不分解，其它受热分解

只有钾、钠、铵盐溶于水

加热易分解

均易溶于水 , 但 NaHCO3, KHCO3

比 Na2CO3 、 KCO3 溶解度小

有关反应的化学方程式

1.C ＋ O2 （充足） CO2

点燃

2.C ＋ O2 （不足） 2CO点燃

3.2C + SiO2 Si + 2CO↑高温

4.3C + 2Fe2O3 4Fe ＋ 2CO2↑高温

5.C ＋ H2SO4 CO2↑ ＋ 2SO2 ↑ ＋ 2H2O

6.C +4HNO3 CO2↑ ＋ 4NO2 ↑ ＋ 2H2O

7.C+CO2 2CO

8.C +H2O( 气） CO ＋ H2 ； CO +H2O( 气） CO2 ＋ H2

9.2CO ＋ O2 CO2

点燃

10.3CO ＋ Fe2O3 2Fe ＋ 3CO2

高温

11.2Mg ＋ CO2 C ＋ 2MgO点燃

12.CO2 +Ca (OH)2 = CaCO3↓ ＋ H2O

13. CaCO3 ＋ H2O ＋ CO2 ＝ Ca(HCO3)2

14.Na2CO3 ＋ SiO2 Na2SiO3 ＋ CO2↑

15. CaCO3 ＋ SiO2 CaSiO3 ＋ CO2↑

16.HCO3－＋ H ＋ ＝ CO2↑ ＋ H2O

17. HCO3－＋ OH － ＝ CO3

2 －＋ H2O

高温

高温

三、硅及其化合物

灰黑色金属光泽、硬而脆、熔沸点高

1. 单质

物理性质：

化学性质：

常温下反应：Si ＋ 4HF ＝ SiF4↑ ＋ 2H2

↑Si ＋ 2F2 ＝ SiF4

Si ＋ 2NaOH ＋ H2O ＝ Na2SiO3 ＋ 2H2 ↑高温时： Si ＋ O2 SiO

2

2. 化合物

物理性质

化学性质

碳酸

盐

氧化物

硅酸：

硬度大、熔点高

SiO2 ＋ CaO CaSiO3

SiO2 ＋ 4HF ＝ SiF4↑ ＋ 2H2OSiO2 ＋ 2NaOH ＝ Na2SiO3 ＋ H2O

高温

不溶于水的二元弱酸，受热分解为二氧化硅和水

Na2SiO3 ：水溶液称为水玻璃，作粘合剂、防腐剂硅酸盐工业：水泥、玻璃、陶瓷（原料、反应、成分）组成表示法：金属氧化物 ·SiO2·H2O

材料

无机非金属材料

金属材料

高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维

传统无机非金属材料

新型无机非金属材料

水泥、玻璃、陶瓷

高温结构陶瓷、光导纤维

Fe、 Cu、 Al、合金等

四、新型无机非金属材料

2. 新型无机非金属材料

（ 1 ）高温结构陶瓷

（ 2 ）光导纤维：通讯、医疗、信息处理等。

氧化铝陶瓷（人造刚玉）：耐火材料、球磨机、高压钠灯灯管氮化硅陶瓷：轴承、汽轮机叶片、永久性模具等

练习

1. 化学式 C60 与 所表示的是（ ）　　 A. 两种不同的元素　　 B. 一种分子与一种原子　　 C. 一种单质与一种化合物　　 D. 两种不同的分子

答案： B

Co6027

　　 2. 下列关于硅的说法不正确的是（ ）　　 A. 硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有

　　金属光泽的固体　　 B. 硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是

　　良好的半导体材料　　 C. 硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物

　　质起反应　　 D. 当加热到一定温度时，硅能与氧气、氢气

　　等非金属反应

答案： C

3. 下列说法正确的是（ ）

A. 因 SiO2 不溶于水，故 H2SiO3 不是 SiO2 对应的酸，或者说 SiO2 不是 H2SiO3 的酸酐

B.CO2 通入水玻璃（ Na2SiO3 溶液）可以得到原硅酸

C. 因为高温时 SiO2 与 Na2CO3 反应生成 CO2 ，故硅酸的酸性比碳酸强

D.SiO2 的俗名叫水晶答案： B

4. 北约军队空袭南联盟的发电厂时，使用了一种“石墨炸弹”。这种炸弹爆炸后释放出大量纤维状的石墨覆盖在发电厂的设备上，使设备短路而停电。

（ 1 ）石墨纤维能使设备短路的原因是 __________ 。（ 2 ）北约军队准备使用的还有一种“油气炸弹”。这种

炸弹爆炸时首先释放出大量可燃性气体，然后将可燃性气体引爆。这时，躲在防护工事里的人即使不被炸死，也会因窒息而死，其原因是 __________ 。

（ 3 ）北约军队还使用了贫铀炸弹。贫铀炸弹的放射线使生物体发生变异，导致生物变异的机制是 __________ 。

答案：（ 1 ）石墨能够导电；（ 2 ）可燃性气体爆炸消耗了氧气，使得防护工事里缺氧；（ 3 ）基因突变

5.把河沙（主要成分为 SiO2）跟镁粉按质量比约 15： 24

的关系混合均匀，装入试管中加热，约 1min后发生剧烈反应，生成一种白色固体化合物和一种硅化物，待生成的混合物冷却后，将其放入盛有稀硫酸的烧杯中，立即产生气泡并伴有爆炸声，产生的气体是一种能在空气中自燃的气态氢化物。

（ 1）写出河沙与镁粉在加热条件下发生反应的化学方程式 ___________，该反应是 ___（吸热或放热）反应。

（ 2）固态混合物在稀硫酸中反应生成气体的化学方程式是 ___________。

（ 3）写出产生“爆炸声”的有关化学反应方程式 ______

___，观察此反应的现象，除有爆炸声外，还有的现象是 ________。

　答案：

（ 1 ） SiO2＋ 4Mg Mg2Si ＋ 2MgO 放热

（ 2 ） Mg2Si ＋ 2H2SO4＝ 2MgSO4 ＋ SiH4↑

（ 3 ） SiH4 ＋ 2O2 ＝ SiO2 ＋ 2H2O ，产生白烟

2004.1

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