无机非金属材料的主角硅新.ppt

无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅非金属及其化合物非金属及其化合物元素周期表元素周期表半半导导体体二氧化硅、硅二氧化硅、硅酸盐；地壳中酸盐；地壳中含量含量26.3%。约。约占地壳质量的占地壳质量的90%以上。以上。为什么构成岩石和矿物的基本元素是硅为什么构成岩石和矿物的基本元素是硅?一、二氧化硅（一、二氧化硅（SiOSiO2 2）1.1.存在：二氧化硅和硅酸盐存在：二氧化硅和硅酸盐 天然的二氧化硅也叫硅石。石英晶体是结天然的二氧化硅也叫硅石。石英晶体是结晶的二氧化硅晶的二氧化硅.石英石英水晶水晶玛瑙玛瑙18010928Sio共价键2 2、网状结构决定了网状结构决定了SiOSiO2 2具有优良的性质具有优良的性质P76页页【思考与交流思考与交流】完成填空完成填空物理性质物理性质:_化学稳定性：化学稳定性：_SiO2的性制主要与它的结构有关：的性制主要与它的结构有关：SiO2是正四面是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。体的空间网状结构，因此性质很稳定。熔点高、硬度大熔点高、硬度大化学稳定性好，除氢氟酸外一般不与其他酸反应，化学稳定性好，除氢氟酸外一般不与其他酸反应，可以与强碱如可以与强碱如NaOH等反应，属于酸性氧化物。等反应，属于酸性氧化物。3、性质：、性质：1).1).物理性质物理性质:坚硬难熔的固体，不溶于水，熔沸点高。坚硬难熔的固体，不溶于水，熔沸点高。2).2).化学性质化学性质:a a、与氢氟酸反应：、与氢氟酸反应：SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O Ob b、与强碱溶液反应：、与强碱溶液反应：SiOSiO2 2+2NaOH =Na+2NaOH =Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O Oc c、与碱性氧化物反应：、与碱性氧化物反应：SiOSiO2 2+CaO=CaSiO+CaO=CaSiO3 3高温高温注意注意保存保存4、用途：、用途：光导纤维光导纤维石英：耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟石英：耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、高级工艺品和眼镜片高级工艺品和眼镜片玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品光纤视频光纤视频玛瑙饰品玛瑙饰品二、硅酸二、硅酸（H H2 2SiOSiO3 3)（1）制取：）制取：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3白色胶状白色胶状强酸制弱酸强酸制弱酸（2）性质：）性质：白色胶状，难溶白色胶状，难溶 弱酸性（弱酸性（酸性酸性 H2SiO3 H2CO3）不能使指示剂变色不能使指示剂变色 脱水形成脱水形成硅胶硅胶Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3（用作干燥剂）（用作干燥剂）实验4-1原原理理思考：思考：二氧化硅不溶于水，如何由二氧化硅制取硅酸？二氧化硅不溶于水，如何由二氧化硅制取硅酸？三、硅酸盐三、硅酸盐硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸钠硅酸钠（NaNa2 2SiOSiO3 3),),其水溶液俗称水玻璃其水溶液俗称水玻璃放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易燃烧当水分蒸发后不易燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火实验4-2注意保存注意保存硅酸盐的丰富性和多样性硅酸盐的丰富性和多样性人面鱼纹盆人面鱼纹盆(陶瓷陶瓷)砖瓦砖瓦(陶瓷陶瓷)硅酸盐硅酸盐硅酸盐组成的表示方法：硅酸盐组成的表示方法：高岭土：高岭土：AlAl2 2(Si(Si2 2O O5 5)(OH)(OH)4 4NaNa2 2SiOSiO3 3表示：表示：Na2OSiO2表示：表示：Al2O32SiO2 2H2O 课堂练习课堂练习 钙长石：钙长石：CaAlCaAl2 2SiOSiO6 6表示：表示：CaOAl2O32SiO2书写规则：金属氧化物写在最前面，然后写二氧化书写规则：金属氧化物写在最前面，然后写二氧化硅，最后写水，而且氧化物之间用硅，最后写水，而且氧化物之间用“.”隔开隔开水泥水泥:以石灰石和黏土为原料以石灰石和黏土为原料玻璃玻璃:普通玻璃普通玻璃:Na Na2 2OCaO6SiOOCaO6SiO2 2金刚砂金刚砂硅钢硅钢硅橡胶硅橡胶生物陶瓷生物陶瓷四、硅四、硅 2、化学性质：、化学性质：常温下性质稳定常温下性质稳定SiO2 SiO2高温(1).加热时具有还原性又有氧化性加热时具有还原性又有氧化性(2).常温：常温：Si 2H2 SiH4Si4HFSiF42H2Si2NaOHH2ONa2SiO32H2Si2F2 SiF4 1、物理性质：、物理性质：灰黑色、有金属光泽，硬而脆的固体，灰黑色、有金属光泽，硬而脆的固体，熔、沸点高，硬度大，熔、沸点高，硬度大，良好的半导体良好的半导体硅有晶体硅和无定形硅两种单质硅有晶体硅和无定形硅两种单质(3)(3)(3)(3)、用途：、用途：、用途：、用途：集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。用来制造变压器铁芯等。4、硅的工业制法、硅的工业制法 制粗硅：制粗硅：SiO2+2C=Si+2CO高温高温用氧化还原反应的概念分析此反应用氧化还原反应的概念分析此反应Si2Cl2 SiCl4（液体，易挥发）高温高温SiCl4 2H2 Si 4HClSiO22C Si2CO高温硅的制取：工业上制取单质硅是先在电炉里高温下用碳还原二氧化硅工业上制取单质硅是先在电炉里高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅，然后将粗硅在高温下跟氯气制得粗硅，然后将粗硅在高温下跟氯气 反应生成一种液态物质。反应生成一种液态物质。经蒸馏提纯后，再用氢气还原制得纯硅。（写出上述反应的化经蒸馏提纯后，再用氢气还原制得纯硅。（写出上述反应的化学方程式）学方程式）（粗硅）硅及其化合物的转化关系硅及其化合物的转化关系SiO2SiO2HF或F2SiF4NaOHNa2SiO3HFNaOH或或Na2CO3（高温）（高温）CaCO3CaSiO3CH2SiO3NaOHH+或或CO2或或CaO小结小结