《单质硅和二氧化硅》名师课件

硅元素及其物质家族单质硅和二氧化硅Si26.3%自然界中没有游离态的硅石英、硅酸盐、铝硅酸盐岩石、土壤、沙子90%以上O46%亲氧元素计算机与晶体硅单质硅分为晶体硅与无定型硅。晶体硅是一种灰黑色有金属光泽的晶体，硬而脆。高纯度的晶体硅是很好的半导体材料，用于制作计算机CPU的芯片。单晶硅太阳能电池的性能稳定，转换效率高，体积小，质量轻，很适合作太空航天器上的电源。

在常温下，晶体硅的化学性质稳定，一般只与氧化性极强的氟气、强碱溶液、HF-HNO3混合溶液反应。但在加热条件下，晶体硅的化学性质变得活泼起来，可以与氧气，卤素单质等多种物质反应。晶体硅CPU太阳能电池物理性质化学性质常温（）加热（）反应实例用途表1晶体硅性质总结小组讨论（1）为什么在常温下晶体硅的化学性质比较稳定？（2）晶体硅作为非金属单质，为什么能够表现出一些金属单质的特点？小组讨论（1）在工业制粗硅的反应中，SiO2和C分别表现出怎样的化学性质？从化合价角度分析，SiO2为什么会表现这一化学性质？（2）工业制粗硅的反应产物为什么是CO而不是CO2？工业制粗硅计算机的芯片需要高纯硅，自然界中没有游离态的硅，工业上为了获得高纯硅，一般是先制粗硅，再将粗硅提炼成高纯硅。工业制粗硅是在电炉中，用过量的焦炭在高温下还原二氧化硅制得。反应的化学方程式为：SiO2+2C===Si+2CO↑

高温多姿多彩的SiO2地球上存在的天然SiO2约占地壳质量的12%，有晶体型和无定型两类。晶体型SiO2主要存在于石英和玛瑙中。石英是主要造岩矿物之一，又叫硅石。纯净的石英无色透明，属于原子晶体，熔点1650℃、莫氏硬度7、难溶于水。希腊人将无色、透明的石英称为“洁白的冰”，即我们通常所说的水晶。石英常因含有少量杂质而变为半透明或不透明带有美丽颜色的晶体，如紫水晶、蔷薇水晶、烟水晶等。纯度低的石英就是通常所说的沙子。

无定型SiO2主要指硅藻土，它是海洋微生物硅藻的遗体堆积形成的沉积物。在传统硅酸盐产品如玻璃、陶瓷、水泥中，也含有SiO2。高纯度的SiO2是制备光导纤维的重要材料。SiO2CO2常温常压的状态熔点硬度水溶性晶体类别表2

SiO2

与CO2物理性质的比较思考：为什么SiO2与CO2的物理性质差别这么大呢？SiO2水晶高纯度的石英SiO2紫水晶SiO2蔷薇水晶SiO2烟水晶SiO2沙子纯度低的石英SiO2玛瑙无定型SiO2硅藻土SiO2传统硅酸盐材料：玻璃SiO2传统硅酸盐材料：陶瓷高纯度SiO2光导纤维SiO2的化学性质SiO2除了具有氧化性外，还具有什么化学性质呢？SiO2属于酸性氧化物，是硅酸(H2SiO3)的酸酐，但由于SiO2难溶于水，所以不能与水直接反应生成对应的硅酸。

酸性氧化物一般不与酸发生反应，但是SiO2却有着自己特殊的性质，在常温下可与氢氟酸反应：SiO2+4HF=SiF4↑

+2H2O

生活中利用该反应雕刻出各种带有美丽花纹的玻璃。小组讨论结合提供的信息，类比CO2，预测SiO2具有怎样的化学性质，小组合作，完成表格3。化学性质SiO2CO2物质类别与NaOH与H2O与CaO与HF表3

SiO2与CO2化学性质的比较雕刻玻璃硅酸(H2SiO3)

硅酸是一种难溶于水的白色固体，加热可以分解成SiO2与H2O。硅酸是一种很弱的酸，可以与强碱发生中和反应。

在水中，硅酸分子容易逐渐聚合而形成硅酸溶胶，当硅酸浓度较大时，则形成软而透明、呈胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水后，就成为了疏松多孔的硅酸干凝聚，即硅胶。硅胶具有很强的吸附作用，是很好的干燥剂、吸附剂、催化剂载体。小组讨论提取信息，总结硅酸的性质，完成表格4。物理性质化学性质制备原理表4硅酸性质的总结制备硅酸凝胶实验步骤：向刚才滴有酚酞的Na2SiO3溶液中，逐滴加入盐酸，边加边振荡，等待硅酸凝胶的出现。硅橡胶硅橡胶是由一类含硅的有机物聚合形成的，具有链状结构的有机高分子化合物。

硅橡胶在弹性、可塑性等方面具有与普