硅及其化合物_课件

1、第四章 第一节无机非金属材料的主角硅硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳总质量的90%以上硅元素在自然界中的存在形式：二氧化硅、硅酸盐硅是一种亲氧元素1、sio2的物理性质熔沸点高，硬度大，不溶于水，良好的绝缘体结晶形：石英无定形（硅藻土）水晶玛瑙硅石存在形式一、二氧化硅（sio2）每个si原子周围结合4个o原子每个o原子周围结合2个si原子 二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：12、sio2的结构晶体的化学式为sio2，不表示有sio2分子组成，晶体中只有si、o原子，没有分子。sio2是正四面体的空间网状结构co2 与碱反应co2 与碱性氧化物反应co2 与h2

2、o反应回顾酸性氧化物的性质（以 co2 为例）：co2 + 2naoh = na2co3 + h2oco2 + cao = caco3 co2 + h2o = h2co3 sio2+h2o h2sio3与碱性氧化物反应sio2+2naoh=na2sio3+h2o与强碱反应（1）酸性氧化物sio2+cao=casio3高温3、sio2的化学性质不与水反应（2）与氢氟酸（hf）反应sio2+4hf=sif4+2h2o玻璃中含有sio2，所以可以用hf来蚀刻玻璃（3）与c在高温条件下反应sio2的弱氧化性sio2+2c=si+2co高温想一想：sio2 是不是两性氧化物？sio2 不是两性氧化物，因

3、为两性氧化物与所有强酸均可反应。而hf是唯一可以与之发生反应的酸。因此sio2 只能是酸性氧化物。3000多年前，一艘欧洲腓尼基人的商船，满载着晶体矿物天然苏打，航行在地中海沿岸的贝鲁斯河上。由于海水落潮，商船搁浅了。于是船员们纷纷登上沙滩。有的船员还抬来大锅，搬来木柴，并用几块天然苏打作为大锅的支架，在沙滩上做起饭来。船员们吃完饭，潮水开始上涨了。他们正准备收拾一下登船继续航行时，突然有人高喊：大家快来看啊，锅下面的沙地上有一些晶莹明亮、闪闪发光的东西！船员们把这些闪烁光芒的东西，带到船上仔细研究起来。他们发现，这些亮晶晶的东西上粘有一些石英砂和融化的天然苏打。原来，这些闪光的东西，是他们做

4、饭时用来做锅的支架的天然苏打，在火焰的作用下，与沙滩上的石英砂发生化学反应而产生的晶体，这就是最早的玻璃。（4）与盐反应sio2+na2co3 = na2sio3+co2高温sio2+caco3 = casio3+co2高温普通玻璃的组成：na2sio3、casio3、sio2制玻璃的反应想一想：为什么装有碱性物质的试剂瓶，要用橡胶塞，而不用玻璃塞？瓶口与瓶塞的两层玻璃之间如果残留了少量碱性物质的溶液，则玻璃中的 sio2 与碱性物质（例如 naoh ）反应，生成粘稠的na2sio3 溶液，会将瓶口与瓶塞粘结住，难以打开。二氧化碳二氧化硅化学式化学式的意义通常状况下的状态硬度水溶性熔沸点二氧化

5、硅和二氧化碳的比较co2sio2表 示 二 氧 化 碳分子及其组成表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比气态固态小大可溶于水不溶于水较低较高二氧化碳二氧化硅稳定性与水反应与碱性氧化物与碱反应与hf反应弱氧化性与盐反应稳定很稳定co2+h2o=h2co3不反应co2+cao = caco3高温sio2+cao = casio3co2+2naoh na2co3+h2osio2+2naohna2sio3+h2o不反应sio2+4hfsif4+2h2oco2 + c = 2co高温 高温sio2 + 2c =si + 2coco2+h2o+na2co3=2nahco3co2+h2o+caco3=ca(hco

6、3)2sio2+na2co3 = na2sio3+co2高温sio2+caco3 = casio3+co2高温二氧化硅和二氧化碳的比较4、sio2的用途光导纤维（因为透明）石英玻璃制化学仪器（因为化学性质稳定）石英表、石英钟（因为坚硬）水晶制光学仪器和工艺品（因为透明、稳定）玛瑙制装饰品（因为稳定）硅藻土可用于装修材料（因为表面积大，易吸附物质）h2cl2c、高温sio2+2c=si+2co高温sicl4+2h2=si+4hcl高温si+2cl2=sicl4高温：从沙滩到用户硅的冶炼和提纯过程sio2sicl4si si液态，可蒸馏提纯提纯单质硅高纯度4、sio2的用途二、硅酸硅酸是一种难溶于

7、水的弱酸。由于sio2不能溶于水生成硅酸，在实验室里一般用可溶性的硅酸盐与其他酸反应而制得。实验1 向加有酚酞的na2sio3 溶液中滴加hcl 1.滴入酚酞后溶液变为红色。2.再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状物产生。na2sio3 + 2hcl = 2nacl + h2sio3(胶体)sio2h2sio3na2sio3硅酸凝胶：硅酸分子在水中会逐渐发生聚合反应，形成硅酸溶胶。当生成的硅酸浓度较大时，形成软而透明，胶冻状的硅酸凝胶。干燥脱水后得到硅酸干凝胶，称为“硅胶”硅胶主要成分：sio2xh2o用途：做干燥剂等硅酸性质之一：中学阶段唯一一种不溶于水的酸干燥剂分类酸性干燥剂碱

8、性干燥剂中性干燥剂举例浓硫酸、五氧化二磷（p2o5）、硅胶碱石灰无水cacl2可干燥co2、so2、cl2、hcl等酸性气体nh3（唯一的碱性气体）绝大多数气体不可干燥nh3（碱性气体）各种酸性气体反应原理：na2sio3 +h2o + co2 = na2co3 + h2sio3 实验2：设计实验比较硅酸和碳酸的酸性酸性：h2co3 h2sio3实验：向na2sio3溶液中通入co2现象：有白色胶状物产生与强碱发生中和反应不稳定（比h2co3稳定），受热会分解 h2sio3 = h2o + sio2h2sio3 + 2naoh = na2sio3 + 2h2o硅酸性质之二：很弱的酸酸性比碳酸还

9、弱弱到连紫色石蕊试液都“懒得”变红na2sio3 +h2o + co2 = na2co3 + h2sio3 硅酸性质之三：不稳定的酸硅酸盐矿物在自然界中分布极为广泛。已知的硅酸盐矿物有600多种，约占已知矿物种的1/4，占地壳岩石圈总质量的85%。三、硅酸盐硅酸盐：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定硅酸盐的一般性质硅酸盐组成的表示方法：（1）盐化学式法：如：na2sio3、casio3、k2sio3 等（2）氧化物化学式法：金属氧化物（活动性顺序）二氧化硅水沸石：na2oal2o33sio22h2o石棉：cao3mgo4sio2高岭石（黏土）：al2o3

10、2sio22h2o钾长石：k2oal2o36sio2实验4-2放入蒸馏水放入na2sio3饱和溶液现象结论硅酸钠（na2sio3），俗名叫泡花碱，白色固体，易溶于水，其水溶液俗名叫水玻璃。先变干，后燃烧仅变干，不燃烧na2sio3溶液可作木材、纸张的防火剂水玻璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强。可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和防火剂，建筑、纸张的黏胶剂。传统硅酸盐材料：陶瓷、玻璃、水泥1、原子结构14号元素、最外层4个电子可得4个电子，显氧化性可失4个电子，显还原性既不容易失电子，也不容易得电子，氧化性与还原性均很差。四、硅单质2、物理性质灰黑色晶体，是良好的半导体材料3、化学性质常温下，硅的化学性质很稳定，加热时，硅可与o2、cl2 等反应。si + 2f2 = sif4si + o2 = sio2si + 2cl2 = sicl4（1）制集成电路、晶体管、光电池等的半导体材料（2）含硅4%的钢可制变压器铁芯（3）含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设备4、硅的用途分类硅二氧化硅硅酸硅酸钠硅酸盐产品俗称硅石（石英、水晶、玛瑙）（硅藻土）泡花碱（水溶液：水玻璃）玻