二氧化硅的性质和用处重难点概括 近几年来，高考化学试题中屡次考察碳族元素中金刚石、石墨、干冰、晶体硅、晶体二 氧化硅的结构。在学习过程中，要经过书本中给出的结构，构建三维立体结构。一起，近几 年来较重视考察碳的化合物的性质，在学习过程中要联络出产、日子实践。 1、在本单元学习中，要用元素周期律常识，经过元素非金属性、金属性的递变规则，学习 碳族元素性质。 2、要留意差异元素的金属性和金属活动性的差异。 元素的金属性和金属活动性有本质差异， 它们之间无必然联络。 如：从元素周期表的方位看， 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，一般高价比贱价安稳，但铅的贱价（ +2 ）比高价 （+4 ）安稳。 4、硅在常温下安稳，但能与氢氟酸和热碱反响。 Si + 4HF = SiF ↑ + 2H ↑； 4 2 Si + 2NaOH + H O = Na SiO + 2H ↑ 2 2 3 2 硅的这种特性在各级考试中常常会呈现。 5、金刚石、晶体硅、晶体 SiO2 均归于原子晶体。其间，前两种的 C 、Si 原子别离是周围四 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、硅酸盐结构较为杂乱，习惯上用氧化物表明。结构上， Si 原子是 Si 、O 四面体的中心。 一、常识概要 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， 首要存在硅石、 石英、 硅藻、 水晶、 沙子里， 以结晶形和无定形两种形状广泛存在自然界里。 无色通明的六棱柱形、 结尾具有六面角锥的 晶体，叫水晶；一般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状的二氧化硅， 它是逝世的硅藻和其他细小生物的遗体， 经堆积胶结成 为多孔、质轻、松软的固体物质，表面积很大，吸附才能很强。 2．二氧化硅的结构、物理性质和化学性质： ⑴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构成立体网状的晶体， 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， 别离以共价单键跟处 于正四面体顶角的 4 个氧原子结合构成 [SiO 4] 正四面体， Si-O 键在空间重复， 构成体型 “大 分子”。晶体中， 最小的环上有 6 个硅原子和 6 个氧原子， 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。 ⑵物理性质：二氧化硅晶体是一种坚固、有脆性、不导电、难熔（熔点 1710℃）也难溶于 水的无色固体。 ⑶化学性质：二氧化硅是硅酸的酸酐，但其不能与水反响生成硅酸。因为硅氧键较结实，化 学性质非常安稳。 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、纯碱等起反响而生成硅酸盐；二氧化硅不与一般的酸反响，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琢玻璃；能被强复原剂 （碳）在高温下复原得粗 硅。有关反响如下： 2 4 ↑+2H 2 SiO +4HF= SiF O SiO +2NaOH= Na SiO +2H O 2 2 3 2 SiO +Ca （OH ） =CaSiO +H O 2 2 3 2 高温 第 1 页 SiO2 +CaO === CaSiO 3 高温 SiO +2C === Si+2CO ↑ 2 高温 SiO + Na CO === Na SiO +CO ↑ 2 2 3 2 3 2 高温 SiO2 + CaCO3=== CaSiO 3+ CO2 ↑ 高温 SiO + Na SO === Na SiO +SO ↑ 2 2 3 2 3 2 3．二氧化硅的用处：用作光导纤维、光学玻璃、光学仪器、高档化学仪器、挂钟、石英坩 埚、玛瑙饰品、建筑材料等。硅藻可当作吸附剂和催化剂的载体以及保温材料。 二、疑问问答 1．为什么实验室中盛碱液的试剂瓶用橡皮塞而不必玻璃塞？氢氟酸保存时应重视的是什么？ 答：玻璃中含二氧化硅， 碱液能与二氧化硅反响而不与橡皮效果； 不必玻璃瓶或玻璃塞，用 塑料瓶。 2．“二氧化硅既能与氢氟酸反响，又能与强碱反响，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响是其特性， 且反响产品也不是盐和水， 它不与其它酸反响， 仅仅酸性氧化物，与一切强碱都能反响生成盐和水。 3． 碳和硅同组族，二氧化碳与二氧化硅的组成类似，二者有何异同？ 答：如下表 项目 二氧化碳 二氧化硅 化学式 CO2 SiO2 存 在 空气 硅石、硅藻、石英 硬度、密度 小 大 物理 熔点 低，气体 高、难熔固体 性质 溶解性 能溶于水 不溶于水 安稳性比较 二氧化硅比二氧化碳安稳 类型 都是酸性氧化物，对应酸的酸酐 1、与水反响 可逆反响 不反响 化 2、与酸反响 不反响 只与氢氟酸反响 学 3、与碱（ NaOH ）反响 都反响 性 4、与碱性氧化物（ CaO ） 都反响 质 与 更 弱 的 酸 的 高温下与某些蒸发 5、与盐反响 盐反响 性酸的盐反响 4 ．硅酸盐一般能够用二氧化硅和金属氧化物的方式表明，用氧化物的方式表明硅酸盐时应 重视的是什么？ 答：用氧化物的方式表明硅酸盐时应留意：元素化合价不变； 原子个数比不变；氧化物系数 装备为最简整数；按生动“金属氧化物—较不生动金属氧化物—二氧化硅—水”的次序写， 中心用间隔号离隔。 5．将下列盐表明成氧化物的方式。 Mg SiO KAlSi O Al (Si O )(OH) 2 4 3 8 2 2 5 4 Pb PbO K PO KH PO NaNO Na CO 2 4 3 4 2 4 3 2 3 三、典型例题 [例 1] 若发现 114 号新元素 X ，它的最外层有 4 个电子 ,下列有关叙说正确的是（ ） A ．有安稳的气态氢化物 XH 4 B ．X 的最高正价氧化物化学式为 XO 2 第 2 页 C ．X 为非金属元素 D ．X 的贱价氧化物是酸性氧化物 [解析 ] 由同主族元素性质递变规则，同主族元素的氢化物的安稳性顺次削弱，金属性顺次 增强，氧化物、氢氧化物的碱性顺次增强，所以 A 、C、 D 错，由同主族元素性质类似性， 他们的最高正价都是 +4 价，故选 B 。 [例 2] 在下列物质的转化联络中， A 是一种固体物 A F 质， E 是一种白色沉积。据此填写： ⑴B 的化学式是 ， B 在固态时归于 a 溶液 C 过 晶体。 量 ⑵B 和 a 溶液反响的离子方程式是 盐 D 酸 B ⑶A 和 a 溶液反响的离子方程式 △ E [解析 ] 依据 C 和过量盐酸反响生成白色沉积 E，所以 E 为不溶性的酸，在常见的酸中，不 溶性的酸只要 H （或H ），所以 E 为原硅酸， B 为 SiO 、D 为 H 4 SiO4 2SiO4 2 2O 、A 为单质硅， B 为 SiO2 。 [例 3] 石英砂和焦炭在高温电炉中，能够组成金刚砂（ 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 SiO 2 跟着碳和 SiO2 物质的量配比的改变，固体产品和残留反响物的成分也相应改变，填写下表 n （C ）/n （SiO 2 ） ⑴ Si 、SiO 2 ⑵ 2 ⑶ Si 、SiC ⑷ 3 ⑸ [解析 ] 碳和 SiO2 物质的量配比的改变， 固体产品和残留反响物的成分也相应改变。 反响有： 高温 高温 2C+SiO ===Si+2CO ，3C+SiO ===SiC+2CO ；金刚砂的结构类似于金刚石或晶体硅， 熔点比 2 2 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， 固体产品和残留反响物的成分为 Si 、SiO ；当 n （C ）/n （SiO ）=2 时，固体产品的成分是 2 2 ）＜ 3 时，固体产品的成分为 Si 、SiC ；当 n （C ）/n （SiO ）=3 Si ；当 2 ＜n （C ）/n （SiO 2 2 时，固体产品的成分是 SiC ；当 n （C ）/n （SiO2 ）＞3 时，固体产品和残留反响物的成分为 C、SiC 。 第 3 页

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