化学自习室移动版

1.常温下硅的化学性质不活泼，为什么自然界没有游离态的硅？

硅与碳同主族，最外层电子数均为4，既不容易得电子，也不容易失电子，常温下化学性质较稳定。

地壳中的硅由于上亿年的地壳运动，在高温的岩浆等条件下，硅已经与氧等其他元素化合在一起了，特别是与氧元素结合后，形成的物质非常稳定，难以分开(硅是亲氧元素)。所以地壳中的硅元素主要以SiO₂和硅酸盐的形式存在，一般没有游离态(单质)的硅。

2.玻璃中含SiO₂，既然SiO₂要与NaOH反应，为什么NaOH还装在玻璃瓶中？

2NaOH＋SiO₂=Na₂SiO₃＋H₂O

玻璃瓶内壁经过处理后是比较光滑致密的，氢氧化钠与里面的二氧化硅反应很缓慢。而瓶口是磨砂处理粗糙的，氢氧化钠与二氧化硅的反应不可忽略，因此塞子只能用橡胶塞，不然生成粘性很强的硅酸钠，会使瓶塞打不开。

3.Si还原性比碳强，为什么C能置换出SiO₂中的Si？

碳与硅是同一主族的，同主族元素，从上往下，由非金属逐渐过渡到金属，单质的氧化性减弱，还原性增强，因此硅的还原性强于碳。(参考必修二元素周期律)

但为什么碳可以还原出硅呢？该反应生成CO气体，可以促使这个反应平衡右移(参考选修四平衡移动原理)。也可理解为高沸点物质制低沸点物质。还有一个例子便是金属钠可以制备金属钾。Na＋KCl=K↑＋NaCl(高温)，钾的沸点比钠低，不断地将钾的蒸气分离出去，就能使反应持续进行。

4.硅与强碱溶液反应，为什么水是氧化剂碱不是？

硅与氢氧化钠溶液反应历程：

a.可以认为硅和水反应得到硅酸和氢气，就好比钠和水反应一样(硅具有一定是金属性)，当然这里只是把这个反应看作是可逆反应，反应程度几乎为0。

b.当氢氧化钠溶液加入以后，氢氧化钠可以和硅酸反应得到硅酸钠和水，促进了上面反应往右边进行。

总反应就是Si＋2NaOH＋H₂O=Na₂SiO₃＋2H₂(气体) ，因此氢气全来自水，只是总反应中把水约了。氢氧化钠化合价并没有发生变化。

铝和氢氧化钠溶液反应也可以这样看待，首先铝和水反应得到氢氧化铝和氢气，加入氢氧化钠溶液以后得到偏铝酸钠和水。

该反应的中的氢气全来自水，所以氢氧化钠并非氧化剂。只是，我们在写总反应时约了4个水。

5.SiO₂制作光线为什么不是因为导电？

首先SiO₂是原子晶体，不导电。单质硅是半导体，可导电。

所谓光导纤维，就是依靠光在线缆中进行内全反射从而达到用光进行载体传输信息。二氧化硅透明，折射率合适，能够发生全反射。所以光纤与导电无关。

6.碳酸钠为什么也不能用玻璃塞？

碱性溶液均不能用玻璃塞，用橡胶塞。玻璃瓶的瓶口都是磨砂处理过的(想一想为什么？)，瓶口经过磨砂处理后，SiO₂会与氢氧根离子反应生成粘性强的硅酸钠，使塞子打不开。

碳酸根在水溶液中水解，生成氢氧根离子，溶液显碱性。(参考选修四水解原理)

CO₃^2－＋H₂O⇌HCO₃^－＋OH^－

7.晶体硅与金刚石结构相似，晶体硅可以切割玻璃吗？

晶体硅中硅原子的排列与金刚石中碳原子排列形式一样，既1个硅原子与周围4个硅原子形成空间正四面体结构，硅原子这种排列在空间无限延伸。由于硅原子半径比碳原子半径大，所以硅原子与硅原子之间的结合并没有碳原子与碳原子之间的结合牢固。因此，晶体硅硬度比金刚石小。

8.SiO₂既能与强碱反应，又能与HF反应，是两性吗？

不是，SiO₂并不能与其他酸反应，与HF反应是它的特殊性而已。SiO₂能与碱反应生成盐和水，SiO₂是酸性氧化物。

9.为什么说Si是潜在的理想燃料？

关于硅燃料的说法。硅对于现在的我们，硅的资源量大，不用担忧。相比于目前的其他燃料，硅的安全性遥遥领先，在生产、运输过程中，防护工作比那些易燃易爆物品要简单的多。硅的燃烧产物无污染。当用单质而且不一定是要和氧气反应，还可以在氮气中燃烧，而大气中的氮气又那么多，可以将它们分离出来助燃。

其实，它也有缺点，正是现在不能普及的原因之一。想从地壳里提取不产生有害产物的硅，目前难度大，而且这个反应该如何控制，以至于可以民用还有很长的路要走。在能量上，我们制取那么多硅需要消耗很多能量，值得吗？此外，硅的化合物也在探究中，它们会不会成为燃料呢？……

10.用氧化物来表示硅酸盐的组成，有顺序吗？

各氧化物的排列顺序为：较活泼金属的氧化物→较不活泼金属的氧化物→二氧化硅→水。氧化物化学式之间用“・”隔开，化学式前的计量数只能取整数，且只代表氧化物本身。如高岭石[Al₂Si₂O₅(OH)₄]：Al₂O₃・2SiO₂・2H₂O。长石：K₂O・Al₂O₃・6SiO₂。

11.普通玻璃和石英玻璃有什么区别？

理想的石英玻璃是成分单一的二氧化硅，但实际还是含有一些杂质。由于Si－O化学键能很大，结构很紧密，所以石英玻璃具有独特的性能。普通玻璃除了二氧化硅，还含有较多的硅酸钠、硅酸钙等成分。

12.碳与二氧化硅反应，会生二氧化碳吗？

不会。经查，若反应生成二氧化碳，熵变过小，不符合化学反应原理。(可以初步参考选修四，高中不深入讨论)

中学阶段可以经验记忆，碳高温下作还原剂，产物通常为CO。比如碳还原氧化铜，氧化铁等反应。另外，可以认为高温条件碳与CO₂也会生成CO。

13.二氧化硅与不同物质的量的碳反应，为什么有不同的生成物？

应该不会，上面已经解释了，只会生成CO。

14.碳和硅同一主族，二氧化硅的性质与二氧化碳相似吗？

差异那是相当大。SiO₂是硅原子与氧原子相互形成共价键，在空间无限延伸，因此是原子晶体，结构稳定，熔沸点高，硬度大。没有所谓的分子，SiO₂只体现出硅氧原子个数比为1:2，没有所谓的二氧化硅分子。

CO₂是一个确实存在的分子，由一个碳原子和两个氧原子构成，内部化学键较稳定，但分子间作用力很小，因此熔沸点低。(分子晶体特性)。

15.单质硅的无定型态是什么？

非晶体状态的硅。构成晶体的物质都会有非晶体状态，也就是只有内部的原子规则排列时才是晶体态，如果内部原子杂乱排列则形成无定型态。如都是碳原子构成，金刚石是晶体，活性炭则是无定型态。二氧化硅中硅氧原子规则排列则形成水晶，无规则排列则形成沙子。(沙子中应该也会有晶体态二氧化硅)

16.碳可以和氯气反应生成CCl₄吗？

相当困难，一般不考虑

17.水玻璃中通入少量CO₂，充分反应后加热蒸干，高温灼烧，冷却后的固体为什么是硅酸钠。

相关反应：Na₂SiO₃＋CO₂＋H₂O=H₂SiO₃↓＋Na₂CO₃

H₂SiO₃=SiO₂＋H₂O(加热)

SiO₂＋Na₂CO₃=Na₂SiO₃＋CO₂↑(高温)

18. 硅胶可以干燥气体吗？

硅酸凝胶，是一种高活性吸附材料，属非晶态物质。硅胶主要成分是二氧化硅，成分表示为xSiO₂·yH₂O，化学性质稳定，不燃烧，透明或乳白色粒状固体。具有开放的多孔结构，吸附性强，是用途非常广泛的干燥剂。不能干燥HF(因为与SiO₂反应)，其他时候比较万能。

19.强酸制弱酸原理是什么？

生成弱电解，符合离子反应发生条件。

20.硅酸不能与弱碱反应吗？

要看它有好弱。