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高中一年级化学

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  • 不定项选择题
    关于氮、磷、硅的下列叙述中，错误的是
    [     ]

    A．氮和磷是农作物生长的必需元素；单质硅是良好的半导体材料
    B．常温下，硅可以与氟气、强碱溶液起反应，氮气也能与氢气、氧气反应
    C．它们最高价氧化物对应水化物的酸性：HNO3＞H3PO4＞H2SiO3
    D．氢化物的稳定性：SiH4＞PH3＞NH3
    本题信息：2010年0123期末题化学不定项选择题难度一般 来源:于丽娜
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本试题 “关于氮、磷、硅的下列叙述中，错误的是[ ]A．氮和磷是农作物生长的必需元素；单质硅是良好的半导体材料B．常温下，硅可以与氟气、强碱溶液起反应，氮气也能与...” 主要考查您对

单质硅

元素周期律

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  • 单质硅
  • 元素周期律

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+2CSi+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+6NaOH2Na2S+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+SiO2Na2SiO3+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+SiO2Na2SiO3+ 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。


定义:

元素的性质随原子序数的递增而呈现周期性变化的规律叫元素周期律。

实质:

元素性质随原子序数递增呈现周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。

元素周期表中主族元素性质递变规律:




金属性强弱的判断依据:

 1．单质跟水或酸反应置换出氢的难易程度(或反应的剧烈程度)：反应越容易，说明其金属性越强。
2．最高价氧化物对应水化物的碱性强弱：碱性越强，说明其金属性越强，反之则越弱。
3．金属间的置换反应：依据氧化还原反应的规律，金属甲能从金属乙的盐溶液里置换出乙，说明甲的金属性比乙强。
4．金属活动性顺序按 Au顺序，金属性逐渐减弱。
5．元素周期表中，同周期元素从左至右金属性逐渐减弱；同主族元素从上至下金属性逐渐增强。
6．原电池中的正负极：一般情况下，活泼金属作负极。
7．金属阳离子氧化性的强弱：阳离子的氧化性越强．对应金属的金属性就越弱。

非金属性强弱的判断依据:
 
1．同周期元素，从左到右，随核电荷数的增加，非金属性增强；同主族元素，从上到下，随着陔电荷数的增加，非金属性减弱。
2．最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：酸性越强，其元素的非金属性也越强，反之则越弱。
3．气态氢化物的稳定性：稳定性越强，非金属性越强。
4．单质跟氢气化合的难易程度：越易与H2反应，说明其非金属性越强。
5．与盐溶液之间的置换反应：非金属元素甲的单质能从非金属乙的盐溶液中置换出乙，说明甲的非金属性比乙强。如，说明溴的非金属性比碘强。
6．相互化合后的价态：如，说明O 的非金属性强于S。
7．其他：如CuCl2，所以C1的非金属性强于S。 

微粒半径大小的比较方法：

1．同周期元素的微粒
同周期元素的原子或最高价阳离子半径随核电荷数增大而减小(稀有气体元素除外)，如半径：Na>Mg >Al，Na+>Mg2+‘>Al3+。
2．同主族元素的微粒
同主族元素的原子或离子半径随核电荷数增大而增大，如半径：
3．电子层结构相同的微粒电子层结构相同(核外电子排布相同)的微粒半径随核电荷数的增加而减小，如半径：(上一周期元素形成的阴离子与下一周期元素形成的最高价阳离子有此规律)。 
4．同种元素形成的微粒同种元素原子形成的微粒半径大小为：阳离子< 中性原子<阴离子；价态越高的微粒半径越小，如半径：。
5．核外电子数和核电荷数都不同的微粒可通过一种参照物进行比较，如比较的半径大小，可找出与A13+电子数相同，与S同主族的氧元素的阴离子进行比较，半径：，且


元素周期表中的几项重要规律相等规律：

规律 内容
相等规律 ①周期数：电子层数
②主族元素原子的最外层电子数=价电子数=主族序数=最高正化合价(F、 0除外)
③最低负价绝对值=8一主族序数(限 ⅣA族～ⅦA族非金属元素)
“位、构、性”规律
 递变规律
同周期从左到右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强同主族从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱
奇偶规律 在同一主族内，族序数和原子序数、核内质子数、核电荷数、核外电子数、最外层电子数(价电子数)、离子的电荷数、元素的主要正负化合价数等，若一个是偶数，其他的都是偶数，若一个是奇数，其他的都是奇数
相同电子层结构的规律 稀有气体元素的原子与同周期非金属元素的阴离子以及下一周期主族金属元素的阳离子具有相同的电子层结构
序差规律 ①同主族相邻元素的原子序数之差与主族序数有关。IA～ⅡA族元素相差原子序数较小的元素所在周期包含的元素种数。ⅢA族～O族元素相差原子序数较大的元素所在周期包含的元素种数。如Na和K的原子序数相差8 (第三周期含8种元素)，Cl和Br的原子序数相差18(第四周期含18种元素)
②同周期主族元素(长周期)的原子序数差：两元素分布在过渡元素同侧时，原子序数差=族序数差；两元素分布在过渡元素两侧时，第四或第五周期元素原子序数差=族序数差+10(如第四周期的Ca和Ca相差11)，第六、七周期元素原子序数差=族序数差+24(如ⅡA 族的Ba和ⅢA族的Tl相差25)
 对角线相似规律 周期表中位于对角线位置的元素性质相似，尤以“和Mg、Be和Al最为典型


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