化学自习室移动版

1.硅的化学性质不如碳活泼，自然界中有游 离态形式存在的碳，为什么没有游离态形式存在 的硅呢？

在自然界中硅主要是以硅酸盐的形式存在， Si－O键的键长为166 pm， Si － Si键的键长为 235 pm；Si － O 键的键能为 452 kJ/mol，Si － Si 键 的键能为226 kJ/mol，所以在形成地壳的条件下， 硅只能与氧形成更稳定的“Si － O”四面体结构， 而不是形成不稳定的“Si － Si”四面体结构。

2.SiO₂和C在高温条件下反应为什么生成 的产物是Si和CO而不是Si和CO₂?

很多教师认为，SiO₂和C在高温条件下反应首先生成Si和CO₂，高温条件下C和CO₂反应又 生成CO。

通过ΔG=ΔH－TΔS计算可知，反应

SiO₂＋C=Si＋2CO

要进行所需的最低温度为1767 K，而反应

SiO₂＋C =Si ＋ CO₂

要进行所需的最低温度为2521 K，两者相差 754 K，所以在工业上二氧化硅和碳反应写成

SiO₂＋C =Si ＋ 2CO

更合理。

3.Si与NaOH溶液是怎样反应的？

Si与NaOH溶液反应的化学方程式为

Si＋2 NaOH ＋ H₂O=Na₂SiO₃＋2H₂

很多教师认为该反应的过程与金属Al与 NaOH溶液反应的过程很相似。即首先发生

Si ＋3H₂O =H₂SiO₃＋2H₂

生成的H₂SiO₃再和NaOH反应：

H₂SiO₃＋2NaOH =Na₂SiO₃＋2H₂O

查阅资料可知，在中性条件下Si与水反应的温度最低为600℃，但在碱性条件下，Si在较低温度下就能被H₂O氧化并放出氢气。在碱性条件下：

SiO₃^2－＋3H₂O＋4e^-==Si＋6OH^－ = － 1.69 V

2H₂O＋2e^-==H₂＋2OH^－ = －0.8277 V

所以OH^－的存在是降低了反应的活化能，使反应在常温下就能进行。

4.能否用Si和氢制备硅烷？

Si不能与H₂直接作用生成硅烷，简单的硅烷常用金属硅化物与酸反应来制取，或者用强还原剂LiAlH₄还原硅的卤化物：

Mg₂Si ＋4HCl =SiH₄＋2MgCl₂

2Si₂Cl₆(l) ＋3LiAlH₄(s)==2Si₂H₆(g) ＋3LiCl(s) ＋3AlCl₃(s)

5.为什么SiH₄比CH₄更活泼？

(1)H的电负性((Χ=2. 1)介于C(Χ=2.5)和 Si(Χ= L.8)之间，CH₄中C－H键的电子对靠近 C，而SiH₄中Si－H键的电子对靠近H，使H表现出负氧化态，故SiH₄的还原性比CH₄强。

(2)Si－Si键与Si－H键的键能比C －C键 与C －H键的键能小，故SiH₄的稳定性比CH₄差。

(3)Si的半径比C的半径大，而且价层还有 可利用的3d空轨道，易受亲核试剂的进攻，故 SiH₄比CH₄易水解。

6.为什么H₂SiO₃，Na₂SiO₃等具有黏性？

在硅酸和高浓度硅酸钠溶液中并不存在单独 的H₂SiO₃分子或SiO₃^2－独立结构单元，而实际上 是通过分子间的脱水形成的一个个“SiO₄”四面体连缀，从而形成长链形结构，所以硅酸和硅酸钠都具有一定的黏性。

7.光导纤维怎样传递信号的？

光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光 的玻璃纤维。它是由芯线和包层两部分组成。光 纤的结构呈圆柱形，中间是直径为8 μm(或)50 μm 的纤芯，具有高折射率，外面裹上低折射率的包层，最外面是塑料护套，整个外部直径为125 pm， 特殊的制造工艺，特殊的材料，使光纤既纤细似发，柔顺如丝，又具高抗强度，大抗压力。而光纤工作的基本原理是利用了光在折射率不同的两种物质的交界面处产生“全反射”作用的原理。首先在发送端把传送的信息(如话音) 变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上， 使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化， 并通过光纤发送出去，在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。

如果将许多根经过技术处理的光纤绕在一 起，就得到我们常说的光缆。利用光缆通讯，能同时传输大量信息。例如，一条光缆通路可同时容纳10亿人通话，也可同时传送多套电视节目。光 纤的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高， 能防窃听。光缆的质量小而且细，不怕腐蚀，铺设也很方便，因此，是非常好的通讯材料。

8.水泥、玻璃、陶瓷等为什么常用氧化物的形式来表示？

因硅酸盐的种类很多，结构复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。

例如，硅酸钠(Na₂SiO₃) ：Na₂O • SiO₂高岭石［Al₂( Si₂O₅)(OH)₄］：A₁₂O₃•2SiO₂•2H₂O

改写的一般方法为：

氧化物的性质：活泼金属氧化物•较活泼金属氧化物•二氧化硅•水；氧化物前系数配置原则:除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。

9.硅及其化合物有哪些反常性质？

(1)Si的还原性强于C，但C却能在高温下 还原出Si。即SiO₂＋C==Si＋2CO

(2)通常只有金属单质才能从酸中置换出氢 气，非金属单质一般能与氧化性酸作用，但常温下 Si与HF反应置换出H₂

(3)很多酸可由对应的酸酐与水反应制得， 但硅酸不能由其酸酊SiO₂和水反应制得。

(4)非金属氧化物的熔、沸点一般较低，但 SiO₂的熔、沸点却很高。

(5)一般情况下，非金属元素单质熔、沸点 低，硬度小，但硅的熔、沸点高，硬度大。