揭開“硅及其化合物”的“面紗”

萬莉

單質硅、二氧化硅具有特殊的光學和電學性能，是現(xiàn)代信息技術的基礎材料：傳統(tǒng)的無機非金屬材料多為硅酸鹽材料，在日常生活中隨處可見。由于硅及其化合物有著重要的用途，因而倍受命題專家的青睞。揭開硅及其化合物的“面紗”，認識硅及其化合物的“真面目”，掌握硅及其化合物的有關知識，是中學化學重要內容之一。

一、單質硅的性質

單質硅是帶有金屬光澤的灰黑色固體，不溶于水，熔點較高、硬度較大、有脆性：其導電性介于導體和絕緣體之間。在常溫下和在加熱或高溫條件下，單質硅表現(xiàn)出不同的化學性質。掌握單質硅的物理性質和化學性質是解題的關鍵。

例l （2021屆湖北省宜昌市高三模擬，有改動）下列關于硅的敘述錯誤的是（

）。

A.單質硅是灰黑色有金屬光澤的固體

B.單質硅的導電性介于導體和絕緣體之間

C.單質硅不能與硝酸、濃硫酸等所有酸發(fā)生化學反應

D.在加熱條件下，單質硅能與非金屬單質O2、H2等發(fā)生化學反應

解析單質硅不能與硝酸、濃硫酸反應，但能與氫氟酸反應，C項不正確;而A、B、D項均正確。答案為C項。

二、硅的重要化合物的性質

SiO2、H2SiO3和Na2 SiO3等是硅元素的重要化合物。SiO2屬于酸性氧化物，在常溫下能與氫氟酸、NaOH等強堿溶液反應，在高溫下能與C、碳酸鹽、CaO等堿性氧化物反應。硅酸屬于難溶于水的弱酸。硅酸鈉是可溶性硅酸鹽。

例2 由下列實驗事實得出的結論正確的是（

）。

A.SiO2是酸性氧化物，SiO2能與水化合生成H2SiO3

B.由二氧化硅所參加的化學反應均屬于非氧化還原反應

解析玻璃中含有SiO2，SiO2能與NaOH溶液反應生成Na2SiO2溶液，Na2SiO3溶液具有黏性，易將磨口玻璃塞和試劑瓶粘在一起，A、B項錯誤;玻璃中的SiO2能與氫氟酸反應生成SiF4和水，則不能用玻璃試劑瓶盛放氫氟酸，C項錯誤;濃硝酸不能與玻璃中的成分反應，則濃硝酸能用帶玻璃塞的磨口玻璃試劑瓶保存，D項正確。答案為D項。

解析步驟①中SiO2與C在高溫下反應生成Si和CO.硅元素和碳元素的化合價發(fā)生了變化，該反應屬于氧化還原反應，A項不正確;反應②是Si（粗）與HCI在300℃條件下反應生成SiHCI3和H2，其化學方程式為Si（粗）+3HCl 300℃-SiHCl，+H2，B項正確;反應③是SiHCI3與H，反應生成Si（純）和HCI，該反應屬于置換反應.C項正確;SiHCI3與SiCI4的沸點相差較大，則可用蒸餾（或分餾）的方法除去SiHCI3中的少量SiCI4，D項正確。答案為A項。

解析石英砂的主要成分為SiO2，SiO2與C在高溫下反應生成Si（粗）和CO，該反應屬于置換反應，A項正確;SiCI4在還原爐中與H2在高溫下反應生成高純硅和HCI，其化學方程式為SiCI4+2H2=高溫=si（純）+4HCI，B項正確;粗硅生成的SiCl4不能完全轉化為高純硅，則每生成1 mol高純硅需要CI，的物質的量大于2 mol，即需要標準狀況下Cl，的體積大于44.8 L.C項不正確;在上述工藝中，其轉化的實質為SiO2→Si（粗）→SiCI4→Si（純），則三個反應中每生成或反應1 mol Si均轉移4 mol電子，D項正確。答案為C項。

四、硅及其重要化合物的用途

硅及其重要化合物有著廣泛的用途。單質硅是良好的半導體材料，高純硅可以制成光電池：二氧化硅可用于制光導纖維，還用于制玻璃、耐火材料等;硅膠常用作袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體：硅酸鈉是制備硅膠和木材防火劑等的原料。

例6下列有關硅及其化合物的用途的敘述正確的是（

）。

A.高純度的單質硅可用于制造光導纖維

B.二氧化硅是良好的半導體材料

C.高純硅是將太陽能轉變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧?/p>

D.硅酸鈉可用作催化劑的載體

解析高純度的二氧化硅可用于制造光導纖維，A項錯誤;單質硅是良好的半導體材料，B項錯誤;高純硅可以制成光電池，即高純硅是將太陽能轉變?yōu)殡娔艿某Ｓ貌牧希珻項正確;硅膠可用作催化劑的載體，D項錯誤。答案為C項。

五、硅酸鹽材料

陶瓷、玻璃、水泥三大硅酸鹽產品是使用量最大的無機非金屬材料。學生應掌握生產這三大硅酸鹽材料的主要原料、主要設備、主要成分、主要性能及主要用途。

六、硅及其化合物的推斷

硅及其化合物的推斷實質是硅及其化合物性質的應用。求解此類試題的關鍵是根據(jù)題給特征信息，抓住突破口，以點帶面，揭示本質。

例8A、B、C、D、E、F有如圖2所示的轉化關系;已知：A是一種固體單質，E是一種白色沉淀。請回答下列問題：