硅,二氧化硅课件(人教版必修1)1

1、u硅元素硅元素(silicon)(silicon)在地壳中的含量在地壳中的含量氧氧48.6%硅硅26.3%铝铝7.73%铁铁4.75%钙钙3.45%钠钠2.74%钾钾2.47%硅硅26.3%u硅的分布与存在硅的分布与存在 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子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、约占地壳总量的和土壤、约占地壳总量的90%90%以上。以上。 硅是一种亲氧元素硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的，因在自然界中它总是与氧相互化合的，因此硅此硅都以化合态都以化合态存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。

2、形式存在。第第AA族的二兄弟碳和硅族的二兄弟碳和硅豪门二杰豪门二杰碳元素碳元素硅元素硅元素形成了无数种构成人类和其它形成了无数种构成人类和其它地球生物等的有机物，地球生物等的有机物，“统治统治了有机界了有机界”。煤、石油等有机化产品和材料煤、石油等有机化产品和材料是现代化的基石是现代化的基石构成了地壳大部分岩石、沙子构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤，和土壤， “统治了地壳统治了地壳” 硅是构成岩石与许多矿物的基硅是构成岩石与许多矿物的基本元素本元素, “ 统治无机矿物界统治无机矿物界”硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异水泥等使人类生活日新月异1、存在形式、

3、存在形式晶体硅无定形硅硅有晶体硅和无定形硅两种。硅有晶体硅和无定形硅两种。一一、硅单质硅单质2、物理性质：、物理性质：晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。晶体硅的结构类似于金刚石，熔点体。晶体硅的结构类似于金刚石，熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。和沸点都很高，硬度大。导电性介于导体和绝缘体之间。导电性介于导体和绝缘体之间。u硅的原子结构硅的原子结构 硅原子和碳原子的最外电子层均有硅原子和碳原子的最外电子层均有4个个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。主要形成四价的化合物。Si+148

4、 42 +642C在高温条件下，单质硅能与在高温条件下，单质硅能与O2和和Cl2等非金属等非金属单质反应。单质反应。常温下化学性质不活泼，只能跟常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和和 NaOH溶液反应。溶液反应。Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2SiO2 SiO23 、硅单质的化学性质硅单质的化学性质Si + 2Cl2 = SiCl4工业上，用工业上，用焦炭在高温下焦炭在高温下还原石英砂可还原石英砂可制得粗硅制得粗硅，粗粗硅跟氯气反应硅跟氯气反应经提纯得到经提纯得到 SiCl4后再用后再用氢气还原制得氢气还原制得纯硅：纯硅：4、硅的工业制

5、备、硅的工业制备硅单硅单质质SiO22CSi(粗粗)2CO 高温高温SiCl42H2Si(纯纯)4HCl 高温高温Si(粗粗)2Cl2SiCl4 （1）反应中焦炭做（）反应中焦炭做（ ）A.还原剂还原剂 B.氧化剂氧化剂 C.二者都不是二者都不是（2）反应）反应 属于（属于（ ），反应），反应 属于（属于（ ）A.化合反应化合反应 B.分解反应分解反应 C.氧化还原反应氧化还原反应 D.非氧化还原反应非氧化还原反应 E.置换反应置换反应AACCESiO22CSi(粗粗)2CO Si(粗粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(纯纯)4HCl 根据以下反应回答下列问题：根据以下反应回答下列问

6、题：5、用途：太阳能电池、用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体计算机芯片以及半导体材料、信息技术等材料材料、信息技术等材料和人造卫星、登月车、和人造卫星、登月车、火星探测器等动力设备火星探测器等动力设备新能源。新能源。硅太阳能电池硅太阳能电池硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心硅单硅单质质二、二氧化硅和硅酸二、二氧化硅和硅酸 SiO2是硅的重要化合物。地球上是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量存在的天然二氧化硅约占地壳质量的的12，其存在形态有，其存在形态有结晶形结晶形和和无定形无定形两大类，通称硅石。两大类，通称硅石。（一）二氧化硅（一

7、）二氧化硅1、存在、存在硅石（硅石（12%）结晶形结晶形（石英晶体）（石英晶体）无定形无定形硅藻土硅藻土 SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的天然二氧化硅约占地壳质量的12，其存，其存在形态有在形态有结晶形结晶形和和无定形无定形两大类，通称硅两大类，通称硅石。石。水晶水晶玛瑙玛瑙石英石英水晶晶体二氧化硅晶体二氧化硅紫水晶紫水晶蔷薇石英蔷薇石英茶晶茶晶黄水晶黄水晶晶体二氧化硅晶体二氧化硅玛瑙玛瑙晶体二氧化硅晶体二氧化硅二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途危害：危害： 在隧道开凿，石英粉加工等工作在隧道开凿，石英粉加工等

8、工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。硅肺病（旧称矽肺）。物理性质物理性质:_化学稳定性化学稳定性:_通常条件下，很稳定通常条件下，很稳定硬度大、熔点高、难溶于水硬度大、熔点高、难溶于水 为什么二氧化硅和二氧化碳物理为什么二氧化硅和二氧化碳物理性质有这性质有这么么大的差别？大的差别？是结构上的不同是结构上的不同SiOSiOSiO2 2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网状结构，没有的比例组成的立体空间网状结构，没有SiOSiO2 2 分子存在，

9、只存在硅氧原子。分子存在，只存在硅氧原子。 因此性质很稳定因此性质很稳定 CDE下列说法错误的是（下列说法错误的是（ ） A . SiO2 是二氧化硅的化学式是二氧化硅的化学式 B . SiO2 晶体是由晶体是由Si和和O按按1:2的比例所的比例所 组成的立体网状结构的晶体组成的立体网状结构的晶体 C .SiO4 四面体只存在于二氧化硅晶体中四面体只存在于二氧化硅晶体中D . 沙子里含无定形二氧化硅沙子里含无定形二氧化硅 E . 石英就是水晶石英就是水晶 F . SiO2 从古到今被人类广泛地应用着，从古到今被人类广泛地应用着， 是因为是因为SiO2 的立体网状结构和它在自的立体网状结构和它在

10、自 然界的广泛存在然界的广泛存在化学性质很不活泼，氢氟酸（化学性质很不活泼，氢氟酸（ HFHF）是唯一）是唯一可以与之反应的酸。可以与之反应的酸。SiO2+4HF=SiF4 +2H2O化学性质化学性质:实验室能不能用玻璃瓶盛装氢氟酸？注意：玻璃中含有注意：玻璃中含有SiOSiO2 2，所以可以用，所以可以用HFHF来刻蚀玻璃。来刻蚀玻璃。（1 1）特性：）特性：化学性质化学性质:实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？ 高温高温3、与盐反应：与盐反应：( (所以，不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如所以，不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOHNaOH、KOHKOH、NaNa2 2C

11、OCO3 3、NaNa2 2SiOSiO3 3等溶液。等溶液。) )Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3 +SiO2 = CaSiO3 + CO2高温高温4、弱氧化性：弱氧化性：SiO2 + 2C Si + 2CO高温高温某同学根据某同学根据氢氟酸反应氢氟酸反应,推断推断性性 质质二氧化碳二氧化碳(CO2)二氧化硅二氧化硅(SiO2)SiO2与与CO2化学性质的比较化学性质的比较 22232222223223223高温高温24 2酸性氧化物酸性氧化物与碱性氧化与碱性氧化物反应物反应与碱反应与碱反应与水反应与水反应与氢氟酸反应与氢氟酸反应Na2CO3+SiO2=Na2SiO3

12、+CO2CaCO3 +SiO2 = CaSiO3 + CO2高温高温Na2CO3+CO2=2NaHCO3CaCO3 +CO2 = Ca(HCO3)2与盐反应与盐反应 我们知道二氧化碳与水反应生成碳酸我们知道二氧化碳与水反应生成碳酸，但，但是是SiO2不能与水直接化合成不能与水直接化合成H2SiO3，这，这是一个特例。是一个特例。 思考：思考：SiOSiO2 2不能直接和水化合成不能直接和水化合成H H2 2SiOSiO3 3，那怎样制备，那怎样制备H H2 2SiOSiO3呢？呢？ 思考思考2 2制制取原理：取原理：强强酸制弱酸酸制弱酸现现 象象结结 论论方程式方程式离子方离子方程式程式滴入酚

13、酞溶液呈滴入酚酞溶液呈红色红色Na2SiO3+2HCl = H2SiO3（胶体）（胶体）+2NaCl再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，有透明胶冻状物质产生色，有透明胶冻状物质产生SiO32- + 2H+ = H2SiO3 （胶体）（胶体）a、Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性，b、可溶性、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶 硅酸是一种硅酸是一种白色粉末状白色粉末状的的固固体体，它，它不溶于水不溶于水；是一种很；是一种很弱弱的的酸，酸，不能使指示剂变色不能

14、使指示剂变色。 二、硅酸二、硅酸( )( )H H2 2SiOSiO3 3问一问硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？么现象？为什么？ 硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。因为发生下列反应：色浑浊。因为发生下列反应：SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 常温下，常温下，Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3，说明，说明H2CO3的酸性强于的酸性强于H2SiO3 ；在高；在高温下，温下， Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2说明说明H2SiO3酸性强于酸性强于H2CO3?高温 CO2通入下列各溶液中，无明显通入下列各溶液中，无明显现象发生的是（现象发生的是（ ）A、氯化钙溶液、氯化钙溶液 B、澄清石灰水、澄清石灰水C、硅酸钠溶液、硅酸钠溶液A合作讨论：合作讨论： H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O（2）不稳定（比）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解稳定），受热易分解 H2SiO3 = H2O + SiO2 化学性质化学性质: :弱弱酸性。只能与酸性。只能与强碱强碱发生中和反应