《硅及其化合物》

1、 硅及其化合物学习目标：学习目标：1.认识硅及其重要化合物的性质和用途，初步了解认识硅及其重要化合物的性质和用途，初步了解硅和二氧化硅的晶体结构以及与性质的关系；硅和二氧化硅的晶体结构以及与性质的关系；2.了解水泥、玻璃的主要成分和简单生产原理。了解水泥、玻璃的主要成分和简单生产原理。硅在地壳里的含量仅次于氧而居第硅在地壳里的含量仅次于氧而居第二二位位一、一、硅硅硅硅只以化合态形式只以化合态形式存在于自然界存在于自然界（二氧化（二氧化硅和硅酸盐）硅和硅酸盐）硅是构成地壳中各种矿物和岩石的基本元素硅是构成地壳中各种矿物和岩石的基本元素硅单质形式硅单质形式晶体硅晶体硅无定形硅无定形硅1 1、硅硅的

2、存在的存在2、物理、物理性质性质原子晶体原子晶体 半导体材料半导体材料硬度大：硬度大：金刚石金刚石 晶体硅晶体硅熔沸点高：熔沸点高：金刚石金刚石 晶体硅晶体硅硅是灰黑色有金属光泽硬而脆的固体硅是灰黑色有金属光泽硬而脆的固体硅的原子结构示意图：硅的原子结构示意图：Si +142 8 4点燃点燃高温高温（1 1）在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅）在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅 的方法制得粗硅。的方法制得粗硅。（3 3）生成的）生成的SiClSiCl4 4液体通过精馏，除去其中的液体通过精馏，除去其中的 硼、砷等杂质。然后用氢气还原：硼、砷等杂质。然后用氢气还原：5、硅的制备、硅的制备（2 2

3、）与氯反应：）与氯反应： 高温高温SiO2 2C = Si（粗硅）（粗硅） 2CO高温高温Si 2Cl2 = SiCl4高温高温SiCl4 2H2 = Si 4HCl6 6、用途、用途高纯硅：半导体材料。高纯硅：半导体材料。硅是人类将太阳能转化为电能的材料硅是人类将太阳能转化为电能的材料1 1、SiOSiO2 2的存在的存在有结晶形有结晶形水晶水晶天天然然的的 SiOSiO2 2 广泛存在于自然界中的矿物和岩石里广泛存在于自然界中的矿物和岩石里, ,俗称俗称硅石硅石。无定形无定形（石英晶体）（石英晶体）玛瑙玛瑙Sio空间网状结构，最小结构单元为正四面体空间网状结构，最小结构单元为正四面体硬度大

4、硬度大3 3、物理性质、物理性质难溶于水难溶于水熔沸点高熔沸点高4 4、化学性质、化学性质酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性( (硅酸的酸酐硅酸的酸酐) )a.SiOa.SiO2 2不与水反应不与水反应 注注 玻璃的主成分是玻璃的主成分是SiOSiO2 2, ,鉴于鉴于SiOSiO2 2上述性质上述性质,NaOH,NaOH等等碱性药品的存放不能用玻璃塞碱性药品的存放不能用玻璃塞, ,只能用橡胶塞。只能用橡胶塞。c.c.与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应b.b.与碱反应与碱反应 SiOSiO2 2 + 2NaOH = Na + 2NaOH = Na2 2SiOSiO3 3 + H+ H2 2O O高

5、温SiOSiO2 2 + CaO + CaO = CaSiO = CaSiO3 3SiOSiO2 2 + Na+ Na2 2COCO3 3 = Na= Na2 2SiOSiO3 3 + CO + CO2 2 高温高温d.d.与某些盐反应与某些盐反应SiOSiO2 2 + CaCO+ CaCO3 3 = CaSiO= CaSiO3 3 + CO + CO2 2 高温高温特性：与氢氟酸反应特性：与氢氟酸反应SiOSiO2 2 + 4HF = SiF + 4HF = SiF4 4 + 2H + 2H2 2O O 注注a.a.用氢氟酸来刻蚀玻璃用氢氟酸来刻蚀玻璃 b.b.氢氟酸的保存氢氟酸的保存: :

6、塑料瓶中塑料瓶中, ,不能保存在玻璃瓶中不能保存在玻璃瓶中5 5、用途、用途光导纤维光导纤维石英：石英：耐高温化学仪器、耐高温化学仪器、 石英电子表石英钟石英电子表石英钟 水晶：水晶：电子工业的重要部件、电子工业的重要部件、 光学仪器光学仪器 高级工艺品和眼镜片高级工艺品和眼镜片玛瑙：玛瑙：精密仪器轴承、精密仪器轴承、 耐磨器皿和装饰品耐磨器皿和装饰品（1 1）性质：）性质： 酸性：酸性：脱水形成脱水形成硅胶硅胶用作干燥剂、吸咐剂用作干燥剂、吸咐剂 NaNa2 2SiOSiO3 3 + CO + CO2 2 + H + H2 2O NaO Na2 2COCO3 3 + H + H2 2SiOS

7、iO3 3H H2 2SiOSiO3 3不溶于水不溶于水H H2 2SiOSiO3 3 H H2 2COCO3 3 H2SiO3SiOSiO2 2 + H+ H2 2O OH H2 2SiOSiO3 3 =四、硅酸盐四、硅酸盐1.1.硅酸钠硅酸钠硅酸和它们缩水结合而成的各种酸所对应的硅酸和它们缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐。硅酸盐的种类很多，盐统称硅酸盐。硅酸盐的种类很多，绝大多绝大多数难溶于水。可溶性硅酸盐中，最常见的是数难溶于水。可溶性硅酸盐中，最常见的是硅酸钠。硅酸钠。它的它的水溶液水溶液俗称俗称水玻璃，水玻璃，水玻璃是一种粘合剂水玻璃是一种粘合剂, ,是木材的防火剂。是木材的

8、防火剂。2.2.硅酸盐的硅酸盐的石棉：石棉：CaO 3MgO 4SiO2SiCSiSiO2H2SiO3Na2SiO3C高温O2点燃C高温NaOH或Na2CO3H+或CO2H2CaO高温或CaCO3CaSiO3SiF4HFC高温NaOHNaOH+H2O五、硅酸盐工业五、硅酸盐工业1 1、玻璃：、玻璃： 原料：纯碱、石灰石和石英原料：纯碱、石灰石和石英 NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 CaCO CaCO3 3+SiO+SiO2 2=CaSiO=CaSiO3 3+CO+CO2 2 主要成分：主要成分：NaNa2 2SiOSiO

9、3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiOSiO2 2 （NaNa2 2O OCaOCaO6SiO6SiO2 2） 2 2、水泥：、水泥：主要原料：粘土和石灰石主要原料：粘土和石灰石 石膏石膏作用是调节水泥硬化速度作用是调节水泥硬化速度3 3、陶瓷：、陶瓷：主要原料：粘土主要原料：粘土 4 4、特殊含硅化合物、特殊含硅化合物碳化硅碳化硅SiCSiC，俗名，俗名金刚砂金刚砂（金刚石，二氧化硅）（金刚石，二氧化硅），具有的空间网状结构，具有的空间网状结构， 硬度大，熔点高硬度大，熔点高(1)Si(1)Si的还原性大于的还原性大于C C，但，但C C能在高温下还原出能在高温下还原出SiSi：硅及其化

10、合物的特性硅及其化合物的特性(6)(6)非金属氧化物的熔沸点一般较低，但非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiOSiO2 2的却很高。的却很高。(5)SiO(5)SiO2 2是是H H2 2SiOSiO3 3的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它的酸酐，但它不溶于水，不能直接将它 与水作用制备与水作用制备H H2 2SiOSiO3 3。(4)(4)非金属单质一般为非导体，但非金属单质一般为非导体，但SiSi为半导体。为半导体。(3)(3)非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，非金属单质一般不跟非氧化性酸作用， 但但SiSi能与能与HFHF作用：作用： SiSi4HF = SiF4HF = SiF4 42

11、H2H2 2(2)(2)非金属单质跟碱液作用一般无非金属单质跟碱液作用一般无H H2 2放出，但放出，但SiSi与与NaOHNaOH 反应却放出反应却放出H H2 2：SiSi2NaOH2NaOHH H2 2O = NaO = Na2 2SiOSiO3 32H2H2 2 SiOSiO2 2 + 2C = Si + 2CO + 2C = Si + 2CO (7)(7)酸性氧化物一般不与酸作用，但酸性氧化物一般不与酸作用，但SiOSiO2 2能跟能跟HFHF作用：作用： SiOSiO2 24HF=SiF4HF=SiF4 42H2H2 2O O。 (10)Na(10)Na2 2SiOSiO3 3的水溶液俗称水玻璃，但它与玻璃的成分大的水溶液俗称水玻璃，但它与玻璃的成分大 不相同；不相同；(9)(9)因因H H2 2COCO3 3的酸性大于的酸性大于H H2 2SiOSiO3 3，所以在，所以在NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中通入溶液中通入C CO O2 2能发生下列反应：能发生下列反应：NaNa2 2SiO