含硅化合物与信息材料

1、随处可见的含硅化合物及产品随处可见的含硅化合物及产品1.硅元素硅元素(silicon)在地壳中的含量在地壳中的含量一一.硅的存在硅的存在 2. 硅的氧化物及硅酸盐硅的氧化物及硅酸盐构成了构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土地壳中大部分的岩石、沙子和土壤壤二二.硅酸盐及其产品硅酸盐及其产品1. 1.硅酸盐组成的表示方法硅酸盐组成的表示方法 硅酸盐的种类多、结构很复杂，其组成表硅酸盐的种类多、结构很复杂，其组成表示方法一般有两种：示方法一般有两种：1）盐化学式法）盐化学式法如：硅酸钠如：硅酸钠Na2SiO3 、硅酸钙硅酸钙CaSiO3等。等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。此法一般用于组成较简单的硅

2、酸盐。 2 2）盐氧化物法）盐氧化物法活泼金属氧化物活泼金属氧化物不不活泼金属氧化物活泼金属氧化物非非金属氧金属氧化物（化物（SiOSiO2 2）H H2 2O O；氧化物之间用；氧化物之间用“”隔开。隔开。如果同一元素出现了变价，那么低价在前，高价如果同一元素出现了变价，那么低价在前，高价在后，把水写在最后。在后，把水写在最后。对于复杂的硅酸盐，通常可用二氧化硅和金属对于复杂的硅酸盐，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。氧化物的形式来表示其组成。例如：例如：Na2SiO3 Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2ONa2OSiO2CaO 3MgO4SiO2K2O

3、Al2O36SiO2 Na2OCaO6SiO2Al2O32SiO22H2O3MgO2SiO2 2H2OCaOAl2O3SiO2 练习：把下列式子改写成氧化物的形式练习：把下列式子改写成氧化物的形式1 1、蛇纹石：、蛇纹石：H H4 4MgMg3 3SiSi2 2O O9 92 2、钙长石：钙长石：CaAlCaAl2 2SiOSiO6 63 3、石棉：、石棉：CaMgCaMg3 3SiSi4 4O O12124 4、正长石：、正长石：KAlSiKAlSi3 3O O8 85 5、普通玻璃、普通玻璃: :NaNa2 2CaSiCaSi6 6O O14146 6、黏土：、黏土：AlAl2 2(Si(

4、Si2 2O O5 5)(OH)(OH)4 42.硅酸盐的性质硅酸盐的性质 Na2SiO3的性质的性质 Na2SiO3俗称俗称“泡花碱泡花碱”，其水溶液俗称，其水溶液俗称“水玻水玻璃璃”。水玻璃是一种无色黏稠的液体，显碱性，易。水玻璃是一种无色黏稠的液体，显碱性，易吸收空气中的吸收空气中的CO2生成硅酸沉淀。生成硅酸沉淀。硅酸钠要密封保存硅酸钠要密封保存用途：黏合剂，防腐剂、防火剂用途：黏合剂，防腐剂、防火剂制备：制备：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OH2SiO3的性质：的性质：1、难溶于水，是一种极弱的酸、难溶于水，是一种极弱的酸（H2SiO3 H2CO3）2、热稳定性差，受热易

5、分解、热稳定性差，受热易分解 H2SiO3=SiO2+H2O3、能溶于强碱溶液、能溶于强碱溶液 H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O（3）三大硅酸盐产品：陶瓷、水泥、玻璃）三大硅酸盐产品：陶瓷、水泥、玻璃t1 1）陶瓷）陶瓷陶器的制作工序陶器的制作工序1）陶瓷 是人类进行的最早最早的硅酸盐工业加工工艺，也是人类从事的最早的化学工艺 主要原料是黏土黏土2）水泥）水泥A.主要成分主要成分硅酸三钙（硅酸三钙（3CaOSiO2)、硅酸二钙（硅酸二钙（2CaOSiO2）铝酸三钙（铝酸三钙（3CaOAl2O3）B.制备：制备：a.原料：黏土、石灰石、石膏（适量）原料：黏土、石灰石、石膏（适量

6、）b.设备：水泥回转窑设备：水泥回转窑c.条件：高温锻烧条件：高温锻烧d.加入石膏的作用：调节水泥的硬化速度加入石膏的作用：调节水泥的硬化速度水泥回转窑水泥回转窑雄伟的体育馆雄伟的体育馆让人骄傲的三峡工程让人骄傲的三峡工程世贸大厦世贸大厦3）玻璃）玻璃A.原料：纯碱原料：纯碱、石灰石、石英（石灰石、石英（SiO2)B.设备：玻璃熔炉设备：玻璃熔炉C.条件：高温熔融条件：高温熔融D.成分：成分： Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO2E.主要反应：主要反应：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2F.种类：普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、光种类

7、：普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃、铅玻璃等学玻璃、防弹玻璃、铅玻璃等高温高温高温高温三三. .二氧化硅二氧化硅（ SiOSiO2 2 ）二氧化硅广泛存二氧化硅广泛存在于自然界中，在于自然界中，与其他矿物共同与其他矿物共同构成了岩石。天构成了岩石。天然然二氧化硅也叫二氧化硅也叫硅石硅石，是一种坚，是一种坚硬难熔的固体。硬难熔的固体。1.存在：存在：硅石硅石结晶形（石英）结晶形（石英）无定形（硅藻土）无定形（硅藻土）水晶水晶玛瑙玛瑙石石 英英 制制 品品水水晶晶玛瑙玛瑙2.物理性质：物理性质：固体固体熔沸点比较高熔沸点比较高不溶于水不溶于水硬度比较大硬度比较大联想联想-沙子沙子3

8、.结构：结构：SiOSiO2 2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定 3.化学性质：化学性质：二氧化碳CO2二氧化硅SiO2物质分类与碱性氧化物反应与碱反应与水反应联想联想CO2均属于酸性氧化物均属于酸性氧化物CO2 CaOCaCO3CO2 2NaOH Na2CO3+H2OCO2 H2OH2CO3不反应不反应SiO2 2NaOH Na2SiO3+H2OSiO2 CaO CaSiO3高温高温1. 为什么在实验室中盛放为什么在实验室中盛放NaOH 溶液的试剂瓶溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？用橡皮塞而不用玻璃塞？ NaOH与与SiO2反应生成有黏性的硅

9、酸钠黏住瓶反应生成有黏性的硅酸钠黏住瓶口口实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？SiO2与与HF反应反应3.某同学根据某同学根据氢氟酸反氢氟酸反应应,推断推断不正确，不正确，SiO2是酸性氧化物是酸性氧化物SiO2 + 4HF =SiF4 + 2H2OSiO2 CaO CaSiO3高温高温SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 高温高温A.酸性氧化物酸性氧化物B.与盐反应与盐反应C.亲氟性亲氟性SiO2 +Na2CO3 Na2SiO3 + CO2高温高温（SiO2 2NaOHNa2SiO3+H2OD.氧化性氧化性SiO22C Si 2CO高温高温高纯度

10、的硅的制取：高纯度的硅的制取：Si+2Cl2=SiCl4高温高温（工业上制取粗硅）（工业上制取粗硅）SiCl4+2H2=Si+4HCl高温高温5.用途：用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器。利用石英晶体制造石英电子耐高温化学仪器。利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。表、石英钟等。光学纤维胃镜光学纤维胃镜二氧化硅的用途二氧化硅的用途练习：练习：1、下列物质能与、下列物质能与SiO2起反应的是起反应的是 （ ）浓浓H2SO4 H2O 盐酸盐酸 HF KOH溶液溶液 氧化钙氧化钙 A、 B、 C、 D、 C2.2.实验室现提供下列试剂

11、瓶实验室现提供下列试剂瓶, , 细口磨细口磨口塞玻璃瓶广口瓶细口橡皮塞玻璃口塞玻璃瓶广口瓶细口橡皮塞玻璃瓶棕色广口瓶细口塑料瓶，如果你瓶棕色广口瓶细口塑料瓶，如果你是实验室管理员是实验室管理员, ,你将如何存放下列药品你将如何存放下列药品? ?你的依据是什么你的依据是什么? ?a.a.二氧化硅二氧化硅_ _ b.b.氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液_c.硝酸银晶体硝酸银晶体_ _ d.d.氢氟酸氢氟酸_e.e.浓硫酸浓硫酸_ _ 3.3.指出下列反应中指出下列反应中SiOSiO2 2所表现的化学性质或作用，在所表现的化学性质或作用，在A-A-D D选项中选择正确答案填入括号内。选项中选择正确答案填入括

12、号内。SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O ( )O ( )SiOSiO2 2+2C=+2C=高温高温= =Si+2COSi+2CO ( )( )SiOSiO2 2+3C=+3C=高温高温= =SiC+2COSiC+2CO ( )( )SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4 +2H+2H2 2O O ( )( )A A、作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B B、弱氧化性弱氧化性 C C、酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性D D、未参加氧化还原反应未参加氧化还原反应C CB BD DA A

13、四四.硅硅1、物理性质物理性质 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。的固体。 硅的结构硅的结构类似于类似于金刚石金刚石，熔点和沸点都，熔点和沸点都很高，硬度大。很高，硬度大。 导电性导电性介于导体和绝缘体之间。介于导体和绝缘体之间。既不易失去电子既不易失去电子,也不易得到电子也不易得到电子2.结构结构3.化学性质化学性质 常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟

14、一些非金属反应。一些非金属反应。Si O2 SiO2Si 2F2 SiF4Si2NaOH H2O Na2SiO3 2H2Si 4HF SiF4 2H2 4.硅的工业制法高温在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅。法制得粗硅。 SiO2 2C Si（粗硅）（粗硅）2CO与氯反应：与氯反应：Si 2Cl2 SiCl4(温度为温度为400500)生成的生成的SiCl4液体通过精馏，除去其中的硼、砷液体通过精馏，除去其中的硼、砷等杂质。然后用氢气还原：等杂质。然后用氢气还原：SiCl4 2H2 Si 4HCl高温4.硅的用途硅的用途： 硅是一种重要的非金

15、属单质，它的用硅是一种重要的非金属单质，它的用途非常广泛。作为良好的半导体材料，途非常广泛。作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。酸性的合金。晶体管晶体管集成电路集成电路卫星的翅膀卫星的翅膀汽车的尾巴汽车的尾巴在太阳能方面的利用五五.硅酸硅酸 硅酸是一种很弱的酸（酸性比碳酸还弱），溶解硅酸是一种很弱的酸（酸性比碳酸还弱），溶解度很小。由于度很小。由于SiOSiO2 2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得。硅酸盐与其他酸反应制得。H2SiO3=SiO2H2O 现象 结论 反应式 在试管中加入在试管中加入3-53-5mlml饱和饱和NaNa2 2SiOSiO3 3溶液，滴入溶液，滴入1-21-2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察现象。消失时停止。静置。仔细观察现象。地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要中占