考点13硅和二氧化硅【考点定位】本考点考查硅和二氧化硅的性质与应用，明确二氧化硅是酸性氧化物，但能溶于HF酸的特殊性、硅的半导体性质及二氧化硅作光导纤维的应用。【精确解读】1．硅的物理性质和化学性质：（1）物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似金刚石，具有较高的沸点和熔点，硬度也很大，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料．（2）化学性质：化学性质不活泼①常温下，除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外，与其他物质不反应Si+2F2═SiF4、Si+4HF═SiF4↑+2H2↑、Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑；②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合Si+O2SiO2、Si+2Cl2SiCl4；（4）制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅SiO2+2CSi+2CO↑，将制得的粗硅，再与Cl2反应后，蒸馏出SiCl4，然后用H2还原SiCl4可得到纯硅．有关的反应为：Si+2Cl2SiCl4，SiCl4+2H2Si+4HCl；2．硅的用途：高纯硅可作半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制造太阳能电池．硅的合金用途也很广，如含硅4%的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器的铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备．3．二氧化硅的物理性质和化学性质：（1）物理性质：无色透明或白色粉末，原子晶体，熔沸点都很高，坚硬难熔，不溶于水，天然的二氧化硅俗称硅石，是构成岩石的成分之一．（2）化学性质：常温下性质不活泼；①不与水反应，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应． SiO2+4HF═SiF4↑+2H2O(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)；②具有酸性氧化物的性质，能跟碱性氧化物或强碱反应，SiO2+2NaOH═Na2SiO3+H2O(实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因)4CaO+SiO2CaSiO3、Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑(制玻璃)③具有弱氧化性SiO2+2CSi+2CO↑、SiO2+2MgSi+2MgO↑，SiO2+3CSiC(金刚砂)+2CO↑；（3）二氧化硅的用途：①光导纤维的主要原料；②石英的主要成分是SiO2，纯净的石英可用来制造石英玻璃；③玛瑙石含有有色杂质的石英晶体，可用于制造精密仪器轴承，耐磨器皿和装饰品。【精细剖析】1．熟记硅及其化合物的特殊性质（1）硅单质的特殊性①Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO2＋2CSi＋2CO↑；②非金属单质一般不跟非氧化性酸反应，但Si能与HF反应：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；③非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。（2）含硅化合物的特殊性①SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3；②酸性氧化物一般不与酸反应，但SiO2能跟HF反应：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O；③无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水；④因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入少量CO2能发生下列反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑也能发生。【典例剖析】下列关于硅及其化合物的说法中，正确的是( )A．硅可用于制造光导纤维B．水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品C．可用反应Na2SiO3+2HCl═2NaCl+H2SiO3(胶体)制取硅酸D．高温下，可在试管内完成焦炭和石英砂(SiO2)制取硅的反应应Na2SiO3+2HCl═2NaCl+H2SiO3↓制取硅酸，故C正确；D．试管自身含有二氧化硅，高温条件下可以和焦炭反应，故D错误；故答案为C。【答案】C4【变式训练】硅是无机非金属材料的主角之一．下列关于硅及其化合物性质的说法，不正确的是( )A．硅的非金属性比硫弱B．硅酸钠可溶于水C．SiO2与氢氟酸能反应D．硅原子易失去或得到电子【答案】D【实战演练】1．近年来美国研究人员合成了光伏电池新型硅材料--Si24(如图所示)．下列相关说法正确的是( )A．Si24是一种新型化合物B．Si24是硅的一种同素异形体C．Si24易与稀硫酸反应生成氢气D．硅太阳能电池供电原理与原电池相同【答案】B【解析】A．Si24只有一种元素组成的纯净物，而不是化合物，故A错误；B．同种元素形成的不同种单质，所以Si24是硅的一种同素异形体，故B正确；C．Si24硅与碱反应，而与稀硫酸不反应，故C错误；D．硅太阳能电池是用半导体原理将光能转化为电能，是物理变化，而该电池是化学能转化为电能，故D错误；故答案为B。2．下列有关硅和硅的化合物的用途错误的是( )A．硅单质作耐火材料B．晶体硅作半导体材料C．二氧化硅作光导纤维材料4D．高纯硅作计算机芯片材料【答案】A3．硅作为一种新型能源被广泛于发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不正确的是( )A．硅燃烧产物对环境产生的污染，容易得至有效控制B．从Si(s)+OΡ(g)SiOΡ(s)△H=-858.6 kJ•mol可知，硅燃烧放出的热量较多C．自然界中硅的贮存量丰富，可以从自然易直接获得单质硅D．硅便于运输、贮存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料之一【答案】C【解析】A．硅燃烧生成二氧化硅，二氧化硅是固体，容易得至有效控制，故A正确；B．1mol硅燃烧放出858.6kJ热量，硅燃烧放出的热量较多，故B正确；C．自然界中没有硅单质，硅主要以氧化物和硅酸盐的形式存在，故C错误；D．硅便于运输、贮存，使用安全，故D正确；故答案为C。【自我反思】4
