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探究“硅及其化合物”的反應內涵
在近年的高考試題中，無機非金屬材料、硅酸鹽等信息材料題已成為考試的亮點，正確認識硅及其化合物性質是解題的前提。針對學生中對這種半導體材料的認識不夠，總結出反應內涵，希望對無機非金屬材料的學習進一步簡化和準確！
一、硅與堿反應的本質：
硅與堿反應的本質是Si先和H2O反應，生成的硅酸（H2SiO3）再和堿（如NaOH）溶液發生反應。于是，硅和堿溶液的反應可以理解為兩個反應式：
Si+3H2O H2SiO3+2H2↑
H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O
以上兩個反應式疊加即可得到總的反應式為：Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑。所以，從分步反應來看，NaOH既不是氧化劑，也不是還原劑，僅僅作為一個反應物參與反應，而水才是真正的氧化劑，Si是還原劑。方程式中的轉移電子數目為4。
二、硅酸鹽的兩個重要反應：
反應①Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓
反應②Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑
反應①之所以能夠發生，是因為在水溶液中，碳酸的酸性強于硅酸的酸性——符合強酸制弱酸。該反應也證明了C的非金屬性比Si的非金屬性強。
反應②之所以能夠發生，是因為該反應不是在水溶液中進行的而是在高溫條件下進行的，由于生成的CO2是氣體，它離開了反應體系使得反應不斷地向生成Na2SiO3的方向進行到底。
三、純硅的制取：
工業上常用還原石英砂的方法來制取單質硅，一般在高溫下利用強還原劑去還原SiO2來得到單質硅。如：SiO2+2CSi+2CO↑。
但該反應只能得到純度不高的硅，這種硅不能用作半導體材料，也不能用于制造硅整流器等，因此需要提純硅得到高純度的硅。主要經過以下幾步反應來實現：
Si(粗)+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2 Si(純)+4HCl
四、二氧化硅的弱氧化性：
SiO2中硅元素的化合價處于硅的最高價，在發生化學反應的時候只能降低，得電子體現氧化性，但硅得電子能力很弱，故SiO2是一種很弱的氧化劑，通常只能跟某些較活潑的還原劑在特定的條件下發生氧化還原反應，如SiO2+2CSi+2CO↑。
五、硅及其化合物的特性：
①Si的還原性比C的還原性強，但C卻能夠高溫下還原出Si，即SiO2+2CSi+2CO↑。此反應之所以能夠發生是因為生成的CO是氣體，它離開反應體系使得反應向生成Si的方向進行到底。
②非金屬單質和堿溶液反應的時候一般均無H2的放出，但Si卻能和堿溶液反應產生H2。
③非金屬單質一般不和非氧化性酸反應，但硅卻能和非氧化性酸HF反應，方程式為Si+4HF===SiF4↑+2H2↑。
④非金屬氧化物一般為分子晶體，但SiO2卻是原子晶體。
⑤SiO2是酸性氧化物，一般情況下酸性氧化物不與酸反應，但SiO2卻能和HF反應。
⑥無機酸一般易溶于水，但硅酸或原硅酸均難溶于水。
⑦Na2SiO3水溶液俗稱水玻璃、泡花堿，但泡花堿卻是鹽溶液而非堿。
鞏固練習：
1.藥爆炸的瞬間，可以產生400000atm的超高壓和5000℃的超高溫，完全能達到石墨轉化成金剛石的條件，你認為將炸藥放在水槽內的最主要原因是 （ ）
A．形成高壓條件 B．吸熱降低溫度
C．防止碳粉燃燒 D．溶解爆炸產生的氣體
[解析] 炸藥放入水槽內沉入水下固然可以形成一定壓力，但比之于40000atm便顯得微不足道；吸熱降溫又不利于金剛石的合成；溶解爆炸氣體則明顯不合理，所以答案是C .
2. 原硅酸的分子結構為，它在水溶液中不穩定，通常在分子間脫水縮聚成網狀大分子，這樣的縮聚硅酸用通式表示，若n為1.5，則其縮聚物的化學式為。已知某縮聚硅酸中硅元素的質量分數為40.6%，該縮聚硅酸的化學式為_________；其分子結構式為__________；與NaOH溶液反應的化學方程式為____________________。
[解析] 依據通式和含硅40.6%，列出下述算式求n值，，解，故化學式為，分子結構式為：，它是二元酸，與NaOH反應生成鹽：
3．A、B為兩種單質，常溫下均為固體。在元素周期表中，A、B兩種元素同周期且原子半徑A>B。分別取三份完全相同的質量均為1.520g的A、B混合物粉末進行如下實驗。
①向第一份試樣中加入過量的鹽酸，充分反應后放出0.896L氣體（標準狀況，下同），還余下0.560g殘渣。
②向第二份試樣中加入過量的10%的NaOH溶液，充分反應后放出0.896L氣體，還余下0.960g殘渣。
③將第三份試樣隔絕空氣加強熱后，生成一種固體。冷卻后，在隔絕空氣的條件下加入足量稀鹽酸，該固體全部溶解，產生x L氣體。
（1）單質A是___________。
（2）混合物中B的質量分數為_______________。
（3）寫出實驗③中有關反應的化學方程式，并計算x的值。
[ 解 析 ]由題意可知，②中0.56g單質與NaOH反應產生的為，只能是Si而不是Al，，恰好產生；①中，0.96g單質產生，則應為Mg，因為，符合，故A為Mg，B為Si。
（2）Si的質量分數為
（3）
0.04mol 0.02mol
0.02mol 0.02mol
故x=0.448。
[ 答 案 ]
（1）Mg （2）Si的質量分數為36.8%
（3），，x=0.448 L。

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