第一节无机非金属材料的主角——硅ppt课件

1、第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物第一节第一节 无机非金属资料的无机非金属资料的主角主角硅硅 硅在地壳中的含量为硅在地壳中的含量为26.3%26.3%，仅次于氧。硅的氧化物，仅次于氧。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，约占地壳质量的地壳质量的90%90%以上。在无机非金属资料中，硅不断扮演以上。在无机非金属资料中，硅不断扮演着主要的角色。硅及其化合物都有哪些性质和用途呢？着主要的角色。硅及其化合物都有哪些性质和用途呢？美国硅谷美国硅谷1.1.掌握掌握SiSi、SiO2SiO2、H2SiO3H2SiO3的主要性质

2、。重点的主要性质。重点2.2.认识认识SiSi、SiO2SiO2、H2SiO3H2SiO3的用途。的用途。3.3.了解硅酸盐的主要性质。了解硅酸盐的主要性质。无定形无定形硅藻土硅藻土天天然然的的 SiOSiO2 2 1.1.二氧化硅二氧化硅SiO2SiO21 1二氧化硅的存在二氧化硅的存在一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸结晶形石英晶体结晶形石英晶体水晶水晶玛瑙玛瑙统称硅石统称硅石2 2二氧化硅的构造二氧化硅的构造SiO2SiO2是由是由SiSi和和O O按按1 1：2 2的比例组成的立体空间的比例组成的立体空间网状构造，没有网状构造，没有SiO2 SiO2 分子存在，只存在硅、分子存在，只

3、存在硅、氧原子。氧原子。SiO2SiO2的晶体构造图的晶体构造图【科学视野】石英研钵石英研钵光导纤维光导纤维3 3二氧化硅的用途二氧化硅的用途坩埚坩埚水晶水晶根据根据SiO2SiO2的存在和用途的存在和用途, ,请他分析以下问题请他分析以下问题:SiO2:SiO2具具有哪些物理性质有哪些物理性质? ?化学稳定性如何化学稳定性如何? ? 将他的认识写将他的认识写在下面的横线上在下面的横线上, ,并与同窗交流。并与同窗交流。物理性质物理性质:_:_化学稳定性化学稳定性:_:_不溶于水不溶于水 硬度大硬度大 熔点高熔点高很稳定很稳定【思索与交流】SiO2 SiO2 2NaOH = Na2SiO3 2

4、NaOH = Na2SiO3 H2OH2O4 4SiO2SiO2的化学性质的化学性质: : 酸性氧化物酸性氧化物SiO2 SiO2 CaO = CaSiO3 CaO = CaSiO3高温高温实验室盛装实验室盛装NaOHNaOH溶液的试剂瓶为什么用溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？橡胶塞而不用玻璃塞？【提示】由于玻璃中含有【提示】由于玻璃中含有SiO2SiO2，会与，会与NaOHNaOH溶液反溶液反响生成硅酸钠，使瓶塞与瓶口粘在一同而打不开。响生成硅酸钠，使瓶塞与瓶口粘在一同而打不开。【想一想】特性特性SiO2SiO24HF=SiF44HF=SiF42H2O 2H2O 氢氟酸氢氟酸HFHF

5、是独一能与是独一能与SiO2SiO2反响的酸反响的酸此反响常用于刻蚀玻璃。此反响常用于刻蚀玻璃。由于由于SiO2SiO2既可与碱反响既可与碱反响, ,也可与氢氟酸反响也可与氢氟酸反响, ,所以所以SiO2SiO2为两性氧化物，这种说法能否正确为两性氧化物，这种说法能否正确? ?【提示】这种说法不正确。【提示】这种说法不正确。 SiO2 SiO2虽然能与虽然能与氢氟酸反响，但产物氢氟酸反响，但产物SiF4SiF4不是盐，所以不是盐，所以SiO2SiO2只是酸性氧化物。只是酸性氧化物。【想一想】与盐反响：与盐反响：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+C

6、O2 高温高温 高温高温弱氧化性：弱氧化性：SiO2 + 2C = Si + 2COSiO2 + 2C = Si + 2CO高温高温2.2.硅酸硅酸H2SiO3H2SiO3(1)(1)制取：制取：制取原理：较强酸制较弱酸。制取原理：较强酸制较弱酸。硅酸钠与盐酸的反响硅酸钠与盐酸的反响景象：滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐景象：滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液由红色变浅至无色，同时有白色胶状酸，溶液由红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产生。物质产生。化学方程式：化学方程式：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3分析以上制取

7、原理，假设将分析以上制取原理，假设将CO2CO2通入通入 Na2SiO3 Na2SiO3溶液溶液中有何景象中有何景象? (? (提示提示: : 碳酸的酸性强于硅酸的酸性碳酸的酸性强于硅酸的酸性) ) 【提示】有白色胶状沉淀产生。由于碳酸的酸性强【提示】有白色胶状沉淀产生。由于碳酸的酸性强于硅酸，所以会发生反响：于硅酸，所以会发生反响： Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3 Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3 【想一想】H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2OH2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O不稳定：

8、受热易分解。不稳定：受热易分解。 H2SiO3 = H2O + H2SiO3 = H2O + SiO2SiO22 2化学性质化学性质: :弱酸性：只能与强碱发生中和反响。弱酸性：只能与强碱发生中和反响。 生成的硅酸逐渐聚生成的硅酸逐渐聚合而构成硅酸溶胶，经合而构成硅酸溶胶，经枯燥脱水就构成硅酸干枯燥脱水就构成硅酸干胶，称为胶，称为“硅胶。经硅胶。经常用作枯燥剂。也可用常用作枯燥剂。也可用作催化剂的载体。作催化剂的载体。3 3用途用途硅酸盐构造复杂，普通不溶于水，化学性质很硅酸盐构造复杂，普通不溶于水，化学性质很稳定。稳定。1.1.最简单的硅酸盐：硅酸钠最简单的硅酸盐：硅酸钠Na2SiO3) N

9、a2SiO3) 其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料，还可以作为矿物胶。剂等的原料，还可以作为矿物胶。硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。总称。二、硅酸盐二、硅酸盐硅酸钠的性质实验硅酸钠的性质实验 取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和Na2SiO3Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干不再滴液后，同时分别放置在酒精灯外稍沥干不再滴液后，同时分别放置在酒精灯外焰处。察看景象。焰处。察看景象。放入蒸馏水

10、放入蒸馏水放入放入NaNa2 2SiOSiO3 3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论当水分蒸发后熄灭当水分蒸发后熄灭 当水分蒸发后不易熄灭当水分蒸发后不易熄灭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剂的原料制备木材防火剂的原料1 1玻璃：玻璃：普通玻璃普通玻璃: :以纯碱以纯碱(Na2CO3)(Na2CO3)、石灰石和石英、石灰石和石英(SiO2)(SiO2)为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。 Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO

11、2= CaSiO3+CO2CaCO3+SiO2= CaSiO3+CO2主要成分：主要成分：Na2SiO3Na2SiO3、CaSiO3CaSiO3、SiO2SiO2(Na2OCaO6SiO2)(Na2OCaO6SiO2)2.2.硅酸盐工业硅酸盐工业有关反响的化学方程式：有关反响的化学方程式：高温高温高温高温以黏土和石灰石为主要原料以黏土和石灰石为主要原料 经研磨、混合后在经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，水泥回转窑中煅烧，再参与适量石膏，研再参与适量石膏，研成细粉就得到水泥。成细粉就得到水泥。 石膏的作用是调理石膏的作用是调理水泥硬化速度。水泥硬化速度。2 2水泥：水泥：3 3传统硅酸盐陶瓷：传

12、统硅酸盐陶瓷： 传统硅酸盐陶瓷是以黏土为原料，经高温烧传统硅酸盐陶瓷是以黏土为原料，经高温烧结而成。日常生活中常见的陶瓷有日用器皿、建结而成。日常生活中常见的陶瓷有日用器皿、建筑饰材、卫生洁具等。筑饰材、卫生洁具等。4 4具有特殊功能的含硅物质：具有特殊功能的含硅物质：碳化硅碳化硅 SiCSiC俗称金刚砂，具有俗称金刚砂，具有金刚石的构造。硬度很大，用金刚石的构造。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。作砂纸、砂轮的磨料。硅钢硅钢 铁合金导磁性良好，铁合金导磁性良好，用作变压器铁芯。用作变压器铁芯。硅橡胶硅橡胶最好的既耐高温又耐最好的既耐高温又耐 低温的橡胶。低温的橡胶。 分子筛分子筛具有均匀微孔构

13、造的具有均匀微孔构造的铝硅酸盐。铝硅酸盐。1.1.硅的存在和形状：硅的存在和形状：(1)(1)在自然界中硅元素只需化合态，无游离态；在自然界中硅元素只需化合态，无游离态；(2)(2)与碳类似，单质硅也有晶体硅和无定形硅。与碳类似，单质硅也有晶体硅和无定形硅。2.2.物理性质：物理性质：单质硅是灰黑色，有金属光泽、硬而脆的单质硅是灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔沸点较高。固体，熔沸点较高。三、硅单质三、硅单质( (晶体硅是良好的半导体资料晶体硅是良好的半导体资料) )3.3.化学性质：化学性质：在常温下在常温下, ,硅的化学性质不活泼硅的化学性质不活泼, ,除氟气、氢氟酸除氟气、氢氟酸和强碱

14、外和强碱外, ,硅不跟其他物质如氧气、氯气、硫酸、硅不跟其他物质如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反响。硝酸等起反响。SiO2+2C = Si+2COSiO2+2C = Si+2CO高温高温粗硅提纯：粗硅提纯：Si+2Cl2= SiCl4Si+2Cl2= SiCl4高温高温SiCl4+2H2= Si+4HClSiCl4+2H2= Si+4HCl高温高温4.4.工业制粗硅：工业制粗硅：5.5.硅的用途硅的用途硅芯片是各种计算机、硅芯片是各种计算机、微电子产品的中心。微电子产品的中心。硅太阳能电池硅太阳能电池一、一、SiO2SiO2和和H2SiO3H2SiO3SiO2SiO2酸性氧化物可以与酸性氧化物可

15、以与HFHF反反响响H2SiO3H2SiO3比碳酸还弱的酸比碳酸还弱的酸三、单质硅三、单质硅构造与金刚石的类似构造与金刚石的类似二、硅酸盐工业二、硅酸盐工业1.1.以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是( )( )A.A.二氧化硅溶于水显酸性二氧化硅溶于水显酸性B.B.二氧化碳通入水玻璃二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3(Na2SiO3的水溶液的水溶液) )可以可以得到原硅酸得到原硅酸C.C.由于高温时由于高温时, ,二氧化硅与碳酸钠反响放出二氧二氧化硅与碳酸钠反响放出二氧化碳化碳, ,所以硅酸的酸性比碳酸强所以硅酸的酸性比碳酸强D.D.二氧化硅是酸性氧化物二氧化硅是酸性氧化物, ,它不溶于

16、任何酸它不溶于任何酸B B2.2.硅酸钠溶液俗称水玻璃硅酸钠溶液俗称水玻璃, ,呈碱性。以下物质中呈碱性。以下物质中, ,能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是( )( )A.A.浓硫酸浓硫酸 B.B.水玻璃水玻璃 C.C.氢氟酸氢氟酸 D D 苛性碱苛性碱A A 3.3.将过量的将过量的CO2CO2分别通入：分别通入：CaCl2CaCl2溶液；溶液；Na2SiO3Na2SiO3溶液；溶液；Ca(OH)2Ca(OH)2溶液；饱和溶液；饱和Na2CO3Na2CO3溶液。最终溶溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是液中有白色沉淀析出的是( )( )A.A. B. B. C.C. D. D.B B4 4硅及其化合物在资料领域中运用广泛。以下叙硅及其化合物在资料领域中运用广泛。以下叙述中不正确的选项是述中不正确的选项是(