无机非金属材料的主角硅答案学习教案

1、无机无机(wj)非金属材料的主角硅答案非金属材料的主角硅答案第一页，共38页。硅的存在硅的存在(cnzi)与与分布分布存在：硅是亲氧元素存在：硅是亲氧元素(yun s)，没有游离态，只有化，没有游离态，只有化合态（以氧化物和硅酸盐的形式存在）合态（以氧化物和硅酸盐的形式存在）分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素元素(yun s)。图图 4-1 4-1 硅的广泛存在硅的广泛存在第1页/共38页第二页，共38页。硅和碳一样硅和碳一样, ,其原子既不易失去其原子既不易失去(shq)(shq)电子，也不易电子，也不易得到电得到电子，所以硅的化

2、学性质不活泼子，所以硅的化学性质不活泼, ,主要形成四价化合物主要形成四价化合物CSi碳是构成碳是构成(guchng)有机物有机物的主要元素的主要元素硅是构成岩石和许多硅是构成岩石和许多(xdu)矿物的主要矿物的主要元素元素从从原子结构原子结构认识硅认识硅第2页/共38页第三页，共38页。硅有晶体硅有晶体(jngt)硅和无定形硅两种同素异形体硅和无定形硅两种同素异形体1 1、灰黑色，有金属光泽，硬而、灰黑色，有金属光泽，硬而 脆的固体脆的固体(gt)(gt)2 2、熔点高、硬度大、熔点高、硬度大常温下常温下，与，与氢氟酸、氟气、强碱反应。氢氟酸、氟气、强碱反应。加热情况下加热情况下，也能跟一些

3、非金属，也能跟一些非金属(Cl2 O2)反应。反应。一、硅单质一、硅单质硅的化学性质硅的化学性质不活泼不活泼，第3页/共38页第四页，共38页。1 1、与氟气反应、与氟气反应(fnyng)(fnyng)：2 2、与氢氟酸反应、与氢氟酸反应(fnyng)(fnyng)：3 3、与强碱溶液、与强碱溶液(rngy)(rngy)反应：反应：4 4、与氯气反应：、与氯气反应：5 5、与氧气反应、与氧气反应Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+2Cl2=SiCl4Si+O2=SiO2高温高温第4页/共38页第五页，共38页。5.5.用

4、途用途(yngt)(yngt)晶体晶体(jngt)(jngt)硅的导电性介于导体和半导体硅的导电性介于导体和半导体之间之间, ,是良好的半导体材料是良好的半导体材料, ,硅是信息技术的硅是信息技术的关键材料关键材料. .硅太阳能电池硅太阳能电池(dinch)电脑的中央处理器（电脑的中央处理器（CPU）第5页/共38页第六页，共38页。纯硅的制备纯硅的制备(zhbi)课本课本(kbn)P81 9T硅的制备硅的制备硅单质是由其氧化物制得的，主要分为硅单质是由其氧化物制得的，主要分为(fn wi)两个阶段：两个阶段：第6页/共38页第七页，共38页。结晶形（石英结晶形（石英(shyng)晶晶体）体）

5、无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶(shujng)玛瑙玛瑙1 1、存在、存在: :硅硅石石无色透明无色透明彩色环带或层状彩色环带或层状水晶水晶玛瑙SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。是自然界中沙子、石英的主要成分。结晶的结晶的二氧化硅二氧化硅叫石英叫石英；天然天然二氧化硅二氧化硅叫硅石叫硅石。第7页/共38页第八页，共38页。 每每1个个Si原子周围原子周围(zhuwi)结合结合4个个O原子，原子，Si在中心在中心,O在四个顶角。在四个顶角。 同时每同时每1个个O原子周围原子周围(zhuwi)结合结合2个个Si原子相结合。原子相结合。 二氧化硅二氧化硅(r yng hu gu)中氧原子与硅原

6、子个数比为中氧原子与硅原子个数比为2：1，用，用SiO2来来表示表示二氧化硅二氧化硅(r yng hu gu)的组成的组成,表示表示O与与Si的原子个数比的原子个数比,不是分子式不是分子式是化学式。是化学式。SiO4SiO4四面体结构四面体结构(jigu)(jigu)立体网状结构立体网状结构决定了决定了SiOSiO2 2具具有优良的物理有优良的物理和化学性质和化学性质第8页/共38页第九页，共38页。物理性质物理性质(wl xngzh):_化学化学(huxu)稳定稳定性性:_通常条件下，很稳定通常条件下，很稳定(wndng)硬度大、熔点高、难溶于水硬度大、熔点高、难溶于水第9页/共38页第十页

7、，共38页。3 3、二氧化硅的化学性质（通常、二氧化硅的化学性质（通常(tngchng)(tngchng)很不很不活泼）活泼）1、具有酸性、具有酸性(sun xn)氧化物的通性氧化物的通性（1）与强碱）与强碱(qin jin)反应生反应生成盐和水成盐和水（2）与碱性氧化物反应生成盐）与碱性氧化物反应生成盐（有粘性，其溶液俗称水玻璃有粘性，其溶液俗称水玻璃）第10页/共38页第十一页，共38页。实验室盛装实验室盛装NaOHNaOH溶液的试剂瓶用溶液的试剂瓶用橡胶橡胶(xingjio)(xingjio)塞而不用玻璃塞而不用玻璃塞塞 NaOH溶液能与玻璃中的溶液能与玻璃中的SiO2反应生成反应生成N

8、a2SiO3，使瓶塞部分粘结，使瓶塞部分粘结(zhn ji)而无法而无法打开。因此盛装打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。玻璃塞而要用橡胶塞。第11页/共38页第十二页，共38页。SiF42H2O此反应常用于雕刻此反应常用于雕刻(diok)玻璃玻璃思考思考: :实验室为什么不用实验室为什么不用(byng)(byng)玻璃瓶盛装氢玻璃瓶盛装氢氟酸？氟酸？ HF能腐蚀玻璃能腐蚀玻璃.因此因此(ync)，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。瓶而要用塑料瓶。第12页/共38页第十三页，共38页。4 4、SiO2SiO2的用途的用途

9、(yngt)(yngt)第13页/共38页第十四页，共38页。现代通信用现代通信用光缆光缆光学纤维光学纤维胃镜胃镜用用光导纤维光导纤维做做无开刀手术无开刀手术光导纤维光导纤维(un do xin wi)手术头灯手术头灯光导纤维光导纤维(un do xin wi)第14页/共38页第十五页，共38页。 二氧化碳二氧化碳 CO2二氧化硅二氧化硅 SiO2 状状 态态 气气 态态 固固 态态熔沸点熔沸点 硬度硬度熔沸很低熔沸很低熔点高，硬度大熔点高，硬度大水水 溶溶 性性 能溶于水能溶于水不溶于水不溶于水化化学学性性质质与与 酸酸 用用 途途人工降雨，灭火人工降雨，灭火,饮料等饮料等P75, 图图4

10、5与水反应与水反应(fnyng)与碱性与碱性(jin xn)氧化物反应氧化物反应与碱反应与碱反应(fnyng)CO2 + H2O = H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3不能反应不能反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O能与氢氟酸反应能与氢氟酸反应二氧化硅和二氧化碳的性质比较二氧化硅和二氧化碳的性质比较第15页/共38页第十六页，共38页。第16页/共38页第十七页，共38页。思考思考(sk(sko)o)二氧化硅难溶于水，又不二氧化硅难溶于水，又不与水反应与水反应(fnyng)(fnyng)，那么，如，那么，如何制得硅酸呢？何制得硅酸呢？第

11、17页/共38页第十八页，共38页。实验实验4-1：向饱和：向饱和(boh)Na2SiO3溶液中溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸滴入酚酞，再滴入稀盐酸现现 象象结结 论论方程式方程式滴入酚酞溶液滴入酚酞溶液(rngy)呈呈红色红色 Na2SiO3溶液溶液(rngy)呈碱性呈碱性Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl硅酸的制备硅酸的制备滴入盐酸有凝胶产生滴入盐酸有凝胶产生硅酸难溶于水硅酸难溶于水第18页/共38页第十九页，共38页。用用H2CO3H2CO3可制得可制得H2SiO3 H2SiO3 ，可证明，可证明(zhngmng)H2SiO3 (zhngmng)H2SiO3 的酸性比

12、的酸性比H2CO3H2CO3弱。弱。SiOSiO3 32- 2- + H+ H2 2O + COO + CO2 2= CO= CO3 32- 2- + H+ H2 2SiOSiO3 3 NaNa2 2SiOSiO3 3 + H+ H2 2O + COO + CO2 2 = Na= Na2 2COCO3 3 + H+ H2 2SiOSiO3 3 向向Na2SiO3溶液中通溶液中通(zhn tn)如如CO2也可生成也可生成H2SiO3第19页/共38页第二十页，共38页。生成(shn chn)的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流动），硅酸凝胶经过干燥

13、脱水就形成硅胶。硅胶的用途：干燥剂（吸水），吸附剂（多孔），催化剂的载体。第20页/共38页第二十一页，共38页。硅酸硅酸(u sun)的性质的性质不溶于水的白色(bis)胶状物弱酸：酸性(sun xn)比碳酸弱；不能使指示剂变色与强碱反应受热分解第21页/共38页第二十二页，共38页。结构复杂，一般不溶于水，化学性质结构复杂，一般不溶于水，化学性质(huxu xngzh)很稳定。很稳定。是由硅、氧和金属组成是由硅、氧和金属组成(z chn)的化合物的总称。的化合物的总称。1、硅酸盐组成、硅酸盐组成(z chn)和性质和性质第22页/共38页第二十三页，共38页。 2、最简单、最简单(jind

14、n)的硅酸盐的硅酸盐硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3) 俗名(smng)：硅酸钠的水溶液俗称水玻璃、泡花碱。第23页/共38页第二十四页，共38页。放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论当水分当水分(shufn)蒸发后燃蒸发后燃烧烧当水分蒸发当水分蒸发(zhngf)后不易后不易燃烧燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火制备木材防火制备木材防火剂的原料剂的原料第24页/共38页第二十五页，共38页。2、最简单、最简单(jindn)的硅酸盐的硅酸盐硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3) 俗名(smng)：硅酸钠的水溶液俗称水玻璃、泡花碱。用

15、途：制备(zhbi)硅胶、木材防火剂、黏合剂等第25页/共38页第二十六页，共38页。硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3) 镁橄榄石（镁橄榄石（Mg2SiO4）钙沸石钙沸石Ca(Al2Si3O10) 3H2O活泼活泼(hu po)金属氧化物金属氧化物较活泼较活泼(hu po)金属氧化物金属氧化物SiO2H2ONa2O SiO22MgO SiO2CaO Al2O3 3SiO23H2O第26页/共38页第二十七页，共38页。 K2O3Al2O36SiO22H2OK(Al3Si3O10)(OH)2第27页/共38页第二十八页，共38页。传统传统(chuntng)无无机非金属材料机非金属材料硅酸盐产品硅酸

16、盐产品(chnpn)陶瓷陶瓷(toc)水泥水泥玻璃玻璃4 4、硅酸盐产品、硅酸盐产品陶瓷陶瓷 玻璃玻璃 水泥水泥第28页/共38页第二十九页，共38页。绝缘、易成型绝缘、易成型陶陶 瓷瓷第29页/共38页第三十页，共38页。高温高温SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 高温高温玻玻 璃璃 第30页/共38页第三十一页，共38页。加入了不同的金属氧化物加入了不同的金属氧化物例如例如(lr):加入氧化铬加入氧化铬（Cr2O3），玻璃现绿色；加入），玻璃现绿色；加入二氧化锰（二氧化锰（MnO2），玻璃呈紫），玻璃呈紫色；加入氧化钴（色；加入氧化钴（Co2O3），），玻璃呈蓝色玻璃呈蓝色 普通玻璃加热接近熔化普通玻璃加热接近熔化(rnghu)再急速冷却再急速冷却玻璃玻璃第31页/共38页第三十二页，共38页。2CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O33CaOAl2O3水水 泥泥第32页/共38页第三十三页，共38页。 2、硅、硅 钢钢（铁合金）（铁合金） 导磁性导磁性(cxng)良好，用良好，用作变压器作变压器铁芯铁芯第33页/共38页第三十四页，共38页。4、分子筛、分子筛第34页/共38页第三十五页，共38页。新型新型(xnxng)无机非金属材料：无机非金属材料：新型新型(xnxng)陶