高中化学知识点：二氧化硅
逍遥学能 2016-01-24 20:02
二氧化硅：
①化学式SiO2
②相对分子质量：60
③类别：酸性氧化物
④晶体类型：原子晶体
⑥晶体中粒子间的作用力：共价键
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：不活泼
①不与水反应，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应。
(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。
(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)
(制玻璃)③具有弱氧化性
知识点拨：
二氧化硅晶体的结构若在硅晶体结构中的每个Si?Si键中“插入”一个氧原子，便可得到以硅氧四面体 (SiO4)为骨架的二氧化硅的结构，如图所示。在二氧化硅晶体里，硅原子和氧原子交替排列，不会出现Si?Si键和O?O键，即每个硅原子与四个氧原子形成四个共价键，每个氧原子与两个硅原子形成共价键，因此，二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为1：2，二氧化硅的化学式为SiO2.
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。石英晶体中有时含有其他元素的化合物，它们以溶解状态存在于石英中，呈各种颜色。纯净的SiO2晶体叫做水晶，它是六方柱状的透明晶体，是较贵重的宝石。 水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器，也用来制造高级工艺品和眼镜片。
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。
相关高中化学知识点：四氧化三铁
四氧化三铁：
又称磁性氧化铁，具有磁性的黑色晶体，不溶于水，具有优良的导电性。
四氧化三铁的性质：
(1)色态：具有磁性的黑色晶体
(2)别名：磁性氧化铁、氧化铁黑、磁铁、磁石、吸铁石、偏铁酸亚铁
(3)矿物：磁铁矿
(4)溶解性：不溶于水，与酸反应生成+2、+3铁盐
(5)稳定性：稳定
(6)还原性：在高温下，易氧化成三氧化二铁。4Fe3O4+O2
6Fe2O3
(7)氧化性：在高温下可与还原剂H2、CO、Al、C等反应。 
铁的氧化物：
| 化学式 | FeO | Fe2O3 | Fe3O4 |
| 俗称 | ?? | 铁红 | 磁性氧化铁 |
| 色态 | 黑色粉末 | 红棕色粉末 | 黑色晶体 |
| 铁的价态 | +2 | +3 | +2、+3 |
| 水溶性 | 不溶 | 不溶 | 不溶 |
| 与酸反应 | FeO+2H+==Fe2++H2O | Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O | Fe3O4+8H+==Fe2++2Fe3++4H2O |
| 用途 | 玻璃色料 | 油漆、颜料 | 做颜料和抛光剂 |
| 氧化性 | 高温时都能与C、CO、H2反应，被还原生成Fe单质 | ||
相关高中化学知识点：单质硅
硅：
①元素符号：Si
②原子结构示意图：
③电子式：
④周期表中位置：第三周期ⅣA族
⑤含量与存在：在地壳中的含量为26．3％，仅次于氧，在自然界中只以化合态存在
⑥同素异形体：晶体硅和无定形硅
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 
(雕刻玻璃)
②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合
(4)制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：
，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：
。
碳族元素中碳和硅的一些特殊规律:
1.金刚石和晶体硅都是原子晶体，但金刚石不导电，晶体硅能导电．且金刚石的熔点(大于3550℃)比硅的熔点(1410℃)高；石墨是过渡型晶体或混合型晶体，也能导电。
2.碳和硅都能跟O2反应生成氧化物，碳的两种氧化物CO和CO2在常温下是气体，而硅的氧化物SiO2 在常温下是固体。
3.碳跟碱溶液不反应，而硅跟碱溶液能反应。
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
4．碳在高温时能跟水蒸气反应，而硅不能。
C+H2O(g)
CO+H2
5．碳跟氢氟酸不反应，而硅能跟氢氟酸反应。
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
6．碳能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化生成二氧化碳，但硅不能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化。
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓)
4NO2↑+2H2O+CO2↑
7．碳和硅都具有还原性，且硅的还原性比碳强，但在高温时碳能把硅从SiO2中还原出来。
2C+SiO2Si+2CO↑
8．碳的氯化物都不能自燃，而SiH4能自燃。
SiH4+2O2==SiO2+2H2O
9．通常情况下，周态CO、CO2都是分子晶体，熔、沸点都很低；而SiO2是原子晶体，熔、沸点较高。
10．CO2溶于水且能跟水反应生成碳酸，SiO2却不能.
11．CO2跟氢氟酸不反应，而SiO2能跟氢氟酸反应.
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
12．CO2跟碱溶液反嘘生成正盐或酸式盐，而SiO2 跟碱溶液反应只生成正盐。
CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
CO2+NaOH==NaHCO3
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
13．在溶液中Na2SiO3可转变为Na2CO3，而在高温条件下Na2CO3又可转变为Na2SiO3。
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
硅及其化合物的几种反常现象:
1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si 可从平衡移动的角度理解，由于高温下生成了气态物质CO2它的放出降低了生成物的浓度，有利于应反正向进行，故可发生反应：SiO2+2C
Si+2CO↑
2．部分非金属单质能与碱溶液反应，但其中只有 Si与碱反应放出H2 常见的非金属单质与碱溶液的反应有：
Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O①
3S+6NaOH
2Na2S+Na2SO3+3H2O②
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③
在反应①②中，Cl2、S既作氧化剂又作还原剂：在反应③中，Si为还原剂。
3．非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还会产生H2
4．硅酸不能由相应的酸酐与水反应制得制取硅酸的实际过程很复杂，条件不同可得到不同的产物，通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脱水得到的一系列酸。原硅酸经两步脱水变为SiO2，SiO2是硅酸的酸酐，是一种不溶于水的同体，不能直接用它制备硅酸，用SiO2制取硅酸时，可先将SiO2溶于烧碱中，再向溶液中加入足量的盐酸或通入过量的CO2，析出的胶状物就是原硅酸，将原硅酸在空气中脱水即得硅酸，反应原理可理解为：
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓
H4SiO4==H2SiO3+H2O
5．非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却很高非金属氧化物一般为分子晶体，但SiO2为原子晶体。分子晶体中分子以分子问作用力相结合，而分子间作用力很弱，破坏它使晶体变为液体或气体比较容易；而在SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子相结合，形成硅氧四面体，在每个硅氧四面体结构单元中Si?O 键的键能很高，同时硅氧四面体结构单元可通过共用顶角氧原子连成立体网状结构，所以要使它熔融，必须消耗更多的能量，因此SiO2的熔沸点很高。
6．SiO2是酸性氧化物却能跟HF作用
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，此反应并不是因为HF的酸性，而是因为为常温下SiF4为气态物质，有利于反应正向进行，这是SiO2的突出特性，当然也是HF 的特性。
7．H2CO3的酸性强于H2SiO3。但却能发生如下反应：Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑
强酸制备弱酸作为判断反应方向的依据，只适用于水溶液体系，而在非水溶液的条件下不一定适用，在高温下能发生反应：Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+ CO2↑的原因是H2SiO3难挥发，H2CO3易挥发，这符合高沸点物质制低沸点物质的反应规律，与此反应类似的还有：
2NaCl+H2SO4(浓)
Na2SO4+2HCl↑
NaNO3+H2SO4(浓)
NaHSO4+HNO3↑
上述两反应并不是由于H2SO4的强酸性，而是由于H2SO4为高沸点酸，HCl、HNO3为低沸点酸。
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。
相关高中化学知识点：生活中的元素（常量元素、微量元素）
常量元素：
常量元素人体中含量较多的元素有11种，它们约占人体质量的99．95％。在人体中含量超过0．01％的元素，称为常量元素。
①人体中的常量元素
| 元素名称 | 元素符号 | 质量分数% |
| 氧 | O | 65.0 |
| 碳 | C | 18.0 |
| 氢 | H | 10.0 |
| 氮 | N | 3.0 |
| 钙 | Ca | 2.0 |
| 磷 | P | 1.0 |
| 钾 | K | 0.35 |
| 硫 | S | 0.25 |
| 钠 | Na | 0.15 |
| 氯 | Cl | 0.15 |
| 镁 | Mg | 0.05 |
②一些常量元素在人体中的作用及每天适宜摄入量
| 钙 | 使骨骼和牙街具有坚硬的结构支架 | 800?1200mg | 缺钙主要影响骨骼的发育和结构，临床症状表现为青少年的佝偻病和成年人的骨质软化症及老年人的骨质疏松症。钙是无毒的元素，但摄入过量会导致高血钙，从而引起消化系统、泌尿系统等的疾病 | 海产品、豆类、奶类、各种绿叶蔬菜等 | 其中99％存在于骨骼和牙齿中，主要以羟基磷酸钙 [Ca10(PO4）6（OH)2晶体的形式存在 |
| 钠 | 细胞外液和细胞内液中的Na+和K+各自保持一定的浓度，维持人体内的水分和体液恒定的pH | 2000?2500mg | 缺钠会引起肌肉痉挛、头痛等；过量会引起水肿、高血压、贫血等 | 食盐 | 其中一半以Na+的形式存在于细胞外液中 |
| 钾 | 1850?5600mg | 缺钾会引起肌肉不发达、心律小齐等；过量会导致恶心、腹泻等 | 香蕉、柑橘、橙子、山楂、蘑菇、豆炎及其制品等 | 主要以K+的形式萍在干细胞内液中 | |
| 镁 | 促进骨骼发育、细胞遗传物质合成等 | 300?400mg | 缺镁会引起肌肉不发达、抽搐、痉挛、心律不齐等；过量会引起神经系统紊乱、肾病等 | 坚果、大豆、牛奶等 | 70％的镁以磷酸盐和碳酸盐形式参与骨骼和牙齿的组成，25％的镁存在于软组织中 |
微量元素：
在人体中含量在0.01%以下的元素。
①一些人体必需的微量元素
| 元素名称 | 元素符号 |
| 铁 | Fe |
| 钴 | Co |
| 铜 | Cu |
| 锌 | Zn |
| 铬 | Cr |
| 锰 | Mn |
| 钼 | Mo |
| 氟 | F |
| 碘 | I |
| 硒 | Se |
②一些必需微量元素对人体的作用及14?18岁人群每天的适宜摄入量
| 元素 | 人体内的含量 | 对人体的作用 | 适宜摄入量(每天） | 摄入量过高，过低对人体健康的影响 |
| 铁 | 4?5g | 是血红蛋白的成分，能帮助氧气的运输 | 20?50mg | 缺铁会引起贫血 |
| 锌 | 2.5g | 影响人体发育 | 15.5?19mg | 缺锌会引起食欲不振，生长迟缓，发育不良 |
| 硒 | 14?21mg | 有防癌、抗癌作用 | 50μg | 缺硒可能引起表皮角质化和癌症。如摄入量过高，会使人中毒 |
| 碘 | 25?50mg | 是甲状腺激素的重要成分 | 150μg | 缺碘会引起甲状腺肿大，幼儿缺碘会影响生长发育，造成思维迟钝。过量也会引起甲状腺肿大 |
| 氟 | 2.6g | 能防治龋齿 | 1.5mg | 缺氟易产生龋齿，过量会引起氟斑牙和氟骨病 |
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