第四章第一节硅.ppt

1、第一节 无机非金属材料的主角硅,1.含量：地壳中第二，为26.3%，约1/4强。,一、硅,2、结构 最外层4个电子，既不易失去也不易得到电子，主要通过共用电子对的形式形成四价的化合物。,正四面体,正四面体,单质、石灰岩和碳酸盐、CO2,氧化物、硅酸盐,硬度大，熔沸点高,有金属光泽的黑色固体，硬度大，熔沸点高,常温下性质稳定,常温下性质稳定,硅的性质,硅的化学性质, 常温下，只与氟气、氢氟酸、强碱反应。,Si + 2F2 = SiF4 Si + 4HF = SiF4+ 2H2 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3+ 2H2, 加热时，能与一些非金属反应。,(研细的硅在氧气中燃烧，

2、放出大量的热),用途：作半导体材料硅芯片 光电转换材料光电池,天然 的SiO2 (硅石),二、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅（ SiO2 ）,SiO2的SiO4四面体结构,正四面体 空间网状结构 硅氧比例：1：2 没有SiO2 分子存在，只存在硅氧原子,物理性质：熔点高、硬度大； 化学稳定性好,SiO2酸性氧化物，跟CO2类似,CO2+H2O=H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,与水反应,与碱反应,与碱性氧化物反应,不能,能,能,CO2+CaO=CaCO3,（1）SiO2跟碱(热的浓碱)反应(CO2可以跟稀的冷的碱反应) SiO22NaOHNa2

3、SiO3H2O ， 比较：CO22NaOHNa2CO3H2O,思考：实验室盛装NaOH溶液时用什么塞子？为什么？）,(2) 跟碱性氧化物反应 SiO2CaO CaSiO3 ， (CO2CaOCaCO3),高温,高温,（3）与氢氟酸反应 SiO2+4HF=SiF4+2H2O 注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来刻蚀玻璃。,CO2H2OH2CO3 ，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3。,思考：SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？,2、硅酸,实验41：在试管中加入1ml饱和Na2SiO3溶液，用78滴水稀释，再滴入12滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸

4、，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象。,现象：红色褪去，并有软而透明的胶冻状的凝胶生成 结论：Na2SiO3溶液呈碱性，H2SiO3是一种胶体，浓度增大聚集成凝胶。,硅酸的制备 可溶性硅酸盐与酸反应,Na2SiO3+2HCl=H2 SiO3+2NaCl， SiO32 + 2H+ = H2 SiO3+ 2Cl,强酸制弱酸,H2SiO3分子大小在胶体范围，逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流动），硅酸凝胶经过干燥脱水就形成硅胶。 硅胶的用途：干燥剂（吸水），吸附剂（多孔），催化剂的载体。,Na2SiO3溶液水玻璃，肥

5、皂填料、木材防火、黏胶剂等,硅酸盐是一种结构复杂的物质，一般由硅、氧、金属元素组成的化合物，一般不溶于水，基本组成单元还是SiO4四面体，导致硅酸盐熔点高，化学性质很稳定，不活泼。,三、硅酸盐,硅酸盐的表示方法,通常用SiO2和金属氧化物的组合形式表示,顺序：金属氧化物SiO2H2O,注：有多种金属时，低价在前，高价在后； 各原子有多个时，可在氧化物化学式前加上计量数，使该原子总数符合化学式中的原子数； 各计量数应为整数。,如：高岭石Al2(Si2O5)(OH)4 表示为:Al2O32SiO22H2O,几种硅酸盐产品陶瓷、玻璃、水泥, 陶瓷：,原料：黏土，经高温烧结而成,如：日用器皿、建筑饰材、卫生洁具等, 玻璃：,原料：纯碱、石灰石、石英 设备：玻璃窑,玻璃的成分：Na2SiO3 CaSiO3 SiO2,发生的反应：,水泥：,原料：石灰石 黏土 （石膏） 主要设备：水泥回转窑,成分：2CaOSiO2 3CaOSiO2 3CaOAl2O3,一些具有特殊功能的含硅物质,碳化硅(SiC，俗称金刚砂)：硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。(和金刚石、SiO2一样是空间网状结构),硅钢：（含4%硅），导磁性良好，用作变压器铁芯。,硅橡胶：既耐高温又耐低温，用于制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料等。,分子筛：(一