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一、单质硅的结构和性质

1、硅的存在

(1)形态：在自然界中只有化合态

(2)形式：二氧化硅和硅酸盐

2、晶体硅的结构

(1)构成微粒硅原子，作用力：共价键

(2)立体构型

①基本构型：正四面体，杂化方式sp³

②键角：109.5°

③最小的环：六元环

④Si－Si键数/mol：2

3、物理性质

(1)色、态：晶体硅是灰黑色、有金属光泽的固体

(2)导电性：良好的半导体材料

4、化合价：最高正价为＋4，最低负价为－4

5、稳定性：

6、还原性

(1)常温下与F₂、HF、NaOH溶液反应

(2)高温下与O₂、Cl₂、C等化合

(3)Si与NaOH溶液反应的原理

7、工业制法

(1)流程一：

(2)流程二：

8、常见硅单质的制备

9、晶体硅的用途

(1)制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件

(2)制造太阳能电池等

10、硅单质的特殊性

(1)硅化学性质不活泼，但自然界中却没有游离态的硅。

(2)非金属单质一般为非导体，但Si为半导体。

(3)Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：

(4)非金属单质跟强碱溶液作用一般无H₂放出，但Si却能反应放出H₂：

(5)非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但硅却能与氢氟酸反应：

二、二氧化硅的结构和性质

1、物理性质：熔点高、硬度大，不溶于水

2、天然存在：水晶、玛瑙、石英、沙子、硅石的主要成分

3、二氧化硅的结构

(1)晶体类型：共价晶体

(2)立体结构

①基本构型：正四面体，杂化方式sp³

②键角：109.5°

③最小的环：12元环，含6个Si，6个O

④Si－O键数/mol：4

4、酸性氧化物

(1)与水反应：

(2)与碱发生复分解：

(3)与碱性氧化物化合：

(4)工业上制玻璃(难挥发性酸性氧化物制挥发性酸性氧化物)

5、特殊反应

(1)反应：

(2)应用：雕刻玻璃

6、弱氧化性

7、用途

(1)石英：石英玻璃用来制造耐高温化学仪器

(2)水晶：电子工业的重要部件，制造光学仪器、高级工艺品、眼镜片等

(3)玛瑙：制精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品等

(4)SiO₂：制光导纤维

(5)沙子：建筑材料

三、硅酸和硅酸盐的性质

1、各种硅酸的结构

(1)原硅酸(H₄SiO₄)和硅酸(H₂SiO₃)

(2)多硅酸：原硅酸分子之间失去水生成一系列的酸

2、硅酸的性质

(1)物理性质：白色难溶于水的固体

(2)弱酸性：酸性比碳酸弱

①NaOH：

②Na₂CO₃：不反应

(3)热不稳定性：

(4)硅酸酸性的实验证明

①向NaOH溶液中加入几滴酚酞试液，溶液呈红色，加入适量硅酸，充分振荡，溶液红色消失，说明硅酸显酸性。

②向硅酸钠溶液中加入几滴酚酞试液，溶液呈红色，说明硅酸显酸性。

③测定硅酸钠溶液的pH，若pH＞7，说明硅酸显酸性。

3、硅酸的制备：可溶性硅酸盐(Na₂SiO₃)和酸反应

4、硅酸钠

(1)俗名：硅酸钠水溶液俗称水玻璃，硅酸钠固体俗称泡花碱

(2)弱酸盐：水溶液呈强碱性

(3)水玻璃的用途

①肥皂填料

②木材、织物的防腐剂和防火剂

③建筑工业上的粘合剂

④耐火材料

5、硅胶

(1)结构：网状多孔结构的无定形二氧化硅

(2)性质：具有强烈地吸水性

(3)用途：用做干燥剂、吸附剂和催化剂的载体

(4)制备：

(硅胶)

6、用氧化物形式表示硅酸盐的化学式

(1)原则

①化学式中各元素的化合价不变

②化学式中各元素的原子个数比不变

(2)书写顺序；活泼金属氧化物·不活泼金属氧化物·SiO₂·H₂O

(3)实例

7、无机非金属材料

(1)传统无机非金属材料

①常见硅酸盐材料比较

②玻璃生产中的两个重要反应：

(2)新型无机非金属材料