一、硅单质
1．硅的含量、存在及结构
（1）含量：地壳中，硅的含量在所有的元素中居第二位(质量分数为26.3%)，仅次于氧。
（2）存在形态：自然界中无游离态的硅。硅的化合物几乎全部是二氧化硅和硅酸盐，它广泛地存在于地壳的各种矿物和岩石中。硅是构成矿物和岩石的主要元素。
（3）结构：硅位于元素周期表中第三周期第ⅣA族，碳的下方，最外层有4个电子，原子结构为，所以硅原子既不易得电子，也不易失电子。
（4）硅单质的分类：单质硅有晶体和无定形两种。
2．晶体硅的物理性质和结构
(1)物理性质：晶体硅是灰黑色、有金属光泽的固体，熔点高(℃)、硬度大，有脆性，是良好的半导体材料。
(2)结构：与金刚石相似。
3．硅的化学性质
(1)常温时，硅的化学性质不活泼，不能与硫酸、硝酸等反应，但能跟F2反应：
Si＋2F2＝SiF4；
(2)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：
Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑。
(3)非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液作用放出H2：
Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑。
(4)还原性
在加热条件下，硅能与Cl2、O2、C等反应,反应的化学方程式为
Si＋O2SiO2。
Si＋2Cl2SiCl4
Si＋CSiC
4．硅的工业制取
工业上用碳在高温下还原SiO2的方法制得含有少量杂质的粗硅，经过提纯后可以得到高纯硅，其主要反应的化学方程式为
（1）制取粗硅：
2C＋SiO22CO↑＋Si。
(Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si)
（2）粗硅提纯：
Si＋2Cl2SiCl4
SiCl4＋2H2Si＋4HCl
5．硅的用途
(1)半导体材料，如硅芯片等。
(2)新型电池，如光电池等。
二、二氧化硅
1．存在形态：
二氧化硅的存在形态有结晶形和无定形两大类。石英晶体是结晶的二氧化硅，具有不同的晶形和色彩，其中无色透明的晶体就是玛瑙。
2．结构：二氧化硅晶体中硅原子和氧原子按1∶2的个数比组成立体网状结构。
3．物理性质：熔点高、硬度大、难溶于水。
4．化学性质：二氧化硅的化学性质很不活泼，常见的反应如下：
（1）与酸反应
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
用途：刻蚀玻璃
①在玻璃表面涂上一层石蜡
②在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸
③洗掉酸并去掉石蜡
注意：氢氟酸不能用玻璃瓶盛装，而盛在塑料瓶。
（2）与烧碱反应
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
少：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
过：NaOH+CO2=NaHCO3
为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞(玻璃中含有SiO2)?
当玻璃瓶配玻璃塞时，瓶口内壁和瓶塞外壁都进行了磨砂处理。玻璃中含SiO2，磨砂玻璃遇到强碱(NaOH)溶液时，SiO2会与强碱(NaOH)反应生成硅酸盐(Na2SiO3)，使试剂瓶受到腐蚀。硅酸盐(Na2SiO3)溶液有良好的黏结性，它易使瓶口与瓶塞黏在一起而难以开启。方程式：SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O
（3）与CaO反应
SiO2+CaOCaSiO3
CaO+CO2=CaCO3
（4）与碳酸盐反应
SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑
5．CO2和SiO2的性质比较
CO2和SiO2都属于酸性氧化物，化学性质有一定的相似性，但在物理性质和某些化学性质方面却有很大的差异。
6．用途：
(1)制备光导纤维
(2)制备石英表、石英钟
(3)制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品、眼镜片、精密仪器等。
三、硅酸
1、硅酸简介：
(1)化学式：H2SiO3(2)俗称：硅酸干凝胶俗称硅胶(3)硅酸与强碱反应
H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O
(4)目前被确认的有
正硅酸(原硅酸)H4SiO4(x=1，y=2)、
偏硅酸H2SiO3(x=1,y=1)、
二硅酸H2Si2O5(x=2，y=1)、
焦硅酸H6Si2O7(x=2，y=3)。
硅酸组成复杂，随条件而异。一般用通式xSiO2·yH2O表示，由于“H2SiO3”分子式最简单，习惯采用H2SiO3作为硅酸的代表。硅酸在水中溶解度较小，呈弱酸性。
(5)保存：密封保存
2、硅酸的物理性质和化学性质
(1)物理性质：不溶于水的白色沉淀，原硅酸(H4SiO4)是白色胶状沉淀(2)化学性质：①不稳定性：H2SiO3SiO2+H2O②硅酸酸性很弱，与强碱反应：
H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O
(3)硅酸的制取
SiO2对应的水化物是硅酸(H2SiO3)，可通过可溶性硅酸盐与其他酸反应而制得。硅酸的酸性很弱，甚至比H2CO3还要弱，所以将CO2通入Na2SiO3溶液中可以得到硅酸，也可用盐酸与Na2SiO3溶液反应生成H2SiO3，反应的方程式如下：
Na2SiO3溶液与CO2反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓
Na2SiO3溶液与盐酸反应：Na2SiO3＋2HCl＝2NaCl＋H2SiO3↓
所生成的H2SiO3能形成胶体溶液，浓度大时形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶，经脱水干燥形成硅胶。硅胶疏松多孔，吸附水分能力强，常用做干燥剂和催化剂的载体。
3、硅酸的用途
用作气体的吸附剂，油脂和蜡等的脱色剂，催化剂载体，以及分析化学试剂等。
硅胶:
刚制得的硅酸是单个小分子，能溶于水，在存放过程中，它会逐渐失水聚合，形成各种多硅酸，接着就形成不溶于水，但又暂不从水中沉淀出来的“硅溶胶”。如果向硅溶胶中加入电解质，则它会失水转为“硅凝胶”。把硅凝胶烘干可得到“硅胶”。烘干的硅胶是一种多孔性物质，具有良好的吸水性。而且吸水后还能烘干重复使用，所以常用硅胶作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂。
四、硅酸盐
1、硅酸盐的概念和性质
(1)概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
(2)性质：是一类结构复杂的固态物质，大多难溶于水，化学性质很稳定。
2、硅酸钠
(1)溶解性：可溶于水，水溶液俗称水玻璃，呈碱性。
(2)硅酸钠化学性质：
①与酸反应
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓
②不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性好。
(3)用途：制备硅胶和木材防火剂。
3．常见硅酸盐产品
陶瓷、玻璃、水泥是使用量最大的传统无机非金属材料。
（1）玻璃
原料：纯碱、石灰石和石英
设备：玻璃熔炉
（2）水泥是一种非常重要的建筑材料。
原料：黏土、石灰石
设备：水泥回转窑
（3）陶瓷(china)：人类应用最早的硅酸盐材料。
原料：黏土
陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。
4、新型无机非金属材料
新型陶瓷
（1）高温结构陶瓷：氮化硅Si3N4
碳化硅SiC，俗名金刚砂
（2）生物陶瓷：Al2O3、ZrO2
（3）压电陶瓷：钛酸钡BaTiO3、钛酸铅PbTiO3
特征：
（1）耐高温、强度高；
（2）具有电学性质；
（3）具有光学性质；
（4）具有生物功能。
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