无机非金属材料主角——硅课件.ppt

第四章非金属及其化合物Al-7.73%O-48.60%Si-26.30%地壳中元素质量分数地壳中元素质量分数第一节无机非金属材料的主角硅Si-26.30%长长石石滑滑石石石石棉棉高岭土高岭土粘土粘土画出硅的原子结构示意图分析：分析：既不易失电子，又不易得电子，主既不易失电子，又不易得电子，主要形成四价的化合物。要形成四价的化合物。硅元素硅元素与谁的结构相似？与谁的结构相似？碳碳l硅是一种硅是一种亲氧亲氧元素，在自然界中主要以氧化物元素，在自然界中主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。及硅酸盐的形式存在。一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸（1）存在）存在硅石（硅石（12%）结晶形：石英结晶形：石英无定形无定形水晶水晶玛瑙玛瑙1、二氧化硅石英石英水晶紫水晶紫水晶蔷薇石英蔷薇石英茶水晶茶水晶黄水晶黄水晶玛瑙玛瑙光光导导纤纤维维光缆光缆（2）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、难溶于水思考为什么二氧化硅和二氧化碳物为什么二氧化硅和二氧化碳物理性质有这理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SiO二氧化硅的晶体结构二氧化硅的晶体结构设疑设疑:实验室中盛放碱液的试剂瓶与实验室中盛放碱液的试剂瓶与盛放其它溶液的试剂瓶有何不同盛放其它溶液的试剂瓶有何不同？为什么？为什么？1.玻璃中含有玻璃中含有SiO2，从物质，从物质组成和性质角度来分类，组成和性质角度来分类，SiO2属于哪类物质？属于哪类物质？2.SiO2可能具有哪些化学性质？可能具有哪些化学性质？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 COCO2+H+H2O=HO=H2COCO3COCO2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2COCO3 3+H+H2OOCOCO2+Na+Na2O=NaO=Na2COCO3SiOSiO2+4HF=SiF+4HF=SiF4 +2H+2H2OOSiOSiO2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2SiOSiO3+H+H2OOSiOSiO2+CaO=CaSiO+CaO=CaSiO3高温高温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2.硅酸()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；是一种弱弱酸，酸，不能使指示剂变色不能使指示剂变色。H H2 2SiOSiO3 3硅酸凝硅酸凝胶经干燥脱胶经干燥脱水后得到多水后得到多孔的硅酸干孔的硅酸干凝胶，称为凝胶，称为“硅胶硅胶”。思考思考二氧化硅难溶于水，又二氧化硅难溶于水，又不与水反应，那不与水反应，那么，么，如何制如何制得硅酸呢？得硅酸呢？实验实验4-1：向饱和：向饱和Na2SiO3溶溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸现现 象象结结 论论方程式方程式滴入酚酞溶液呈滴入酚酞溶液呈红色红色 Na2SiO3溶液呈碱性溶液呈碱性Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl实验探究：实验探究：滴入盐酸有凝胶产生滴入盐酸有凝胶产生硅酸难溶于水硅酸难溶于水知识拓展：知识拓展：把稀硫酸加入到把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，溶液中，会有什么现象？会有什么现象？现现 象象结结 论论方程式方程式滴入硫酸有凝胶产生滴入硫酸有凝胶产生硅酸难溶于水硅酸难溶于水Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3+Na2SO4活动与探究：活动与探究：硅酸是一种硅酸是一种比碳酸还要弱比碳酸还要弱的酸。请的酸。请利用中学实验室常见的仪器及药品，设利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成一份实验报告。酸弱，并完成一份实验报告。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：试剂试剂二氧化硅二氧化硅氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液氢氟酸氢氟酸浓硫酸浓硫酸 试剂瓶试剂瓶细口瓶，磨口塞细口瓶，磨口塞广口瓶广口瓶细口塑料瓶细口塑料瓶细口瓶，橡皮塞细口瓶，橡皮塞 1 1、实验室有几种试剂，根据它们各、实验室有几种试剂，根据它们各自的性质，选择适当的试剂瓶盛放。请自的性质，选择适当的试剂瓶盛放。请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。行连线。2 2、下列说法正确的是（）、下列说法正确的是（）A ASiOSiO2 2溶于水显酸性溶于水显酸性B BCOCO2 2通通入入水水玻玻璃璃(硅硅酸酸钠钠的的水水溶溶液液）可可得硅酸得硅酸C CSiOSiO2 2是酸性氧化物，它不溶于任何酸是酸性氧化物，它不溶于任何酸D DSiOSiO2 2晶体中不存在单个晶体中不存在单个SiOSiO2 2分子分子B D3、玻璃的主要成分之一是二氧化、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和成毛玻璃和雕花玻璃的物质是雕花玻璃的物质是()A、烧碱、烧碱 B、纯碱、纯碱 C、氢氟酸、氢氟酸 D、盐酸、盐酸Cl硅酸钠硅酸钠 水溶液叫水玻璃。水溶液叫水玻璃。用用蒸馏水浸过蒸馏水浸过用用Na2SiO3Na2SiO3饱和溶液饱和溶液浸过浸过现象现象结论结论用途：用途：【实验实验42】水份蒸发后燃烧水份蒸发后燃烧不易燃烧不易燃烧用水玻璃浸过的物品可以防火用水玻璃浸过的物品可以防火肥皂填料、黏胶剂、阻燃剂肥皂填料、黏胶剂、阻燃剂二、硅酸盐二、硅酸盐l硅酸盐的一般特点：硅酸盐的一般特点：一般不溶于水（除一般不溶于水（除NaNa、K K盐外）化学盐外）化学稳定性高。稳定性高。种类繁多、结构复杂、构成地壳的种类繁多、结构复杂、构成地壳的骨架。骨架。通常用氧化物的形式表示其组成。通常用氧化物的形式表示其组成。如如NaNa2 2SiOSiO3 3 写成写成NaNa2 2O OSiOSiO2 2l通常用氧化物的形式表示其组通常用氧化物的形式表示其组成。顺序为：成。顺序为：l活泼金属氧化物活泼金属氧化物较活泼金属较活泼金属氧化物氧化物SiOSiO2 2 H H2 2O OlNaNa2 2SiOSiO3 3 NaNa2 2O OSiOSiO2 2lCaSiOCaSiO3 3 CaOCaOSiOSiO2 2l粘土：粘土：AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O Ol玻璃：玻璃：NaNa2 2O OCaOCaO6SiO6SiO2 2l水泥：水泥：3CaO3CaOSiOSiO2 2；2CaO2CaOSiOSiO2 2；3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3练习：写成氧化物的形式：练习：写成氧化物的形式：K K2 2SiOSiO3 3AlAl2 2(SiO(SiO3 3)3 32SiO2SiO2 2Ca(AlCa(Al2 2SiSi3 3O O10103H3H2 2O)O)l自然界变化：自然界变化：硅酸盐岩石硅酸盐岩石粘土粘土土壤胶体土壤胶体吸收吸收NHNH4 4、K K等营养离子等营养离子供生供生物吸收。物吸收。水泥:以石灰石和黏土为原料硅酸盐产品硅酸盐产品玻璃:以纯碱、石灰石和石英为原料以纯碱、石灰石和石英为原料 普通玻璃:Na2OCaO6SiO2人面鱼纹盆人面鱼纹盆(陶瓷陶瓷)砖瓦砖瓦(陶瓷陶瓷)陶瓷陶瓷(China)：以粘土原料以粘土原料金刚砂金刚砂硅钢硅钢硅橡胶硅橡胶生物陶瓷生物陶瓷其它重要硅化物lSiCSiCl硅钢（硅钢（4 4）l硅橡胶硅橡胶三三、硅单质（、硅单质（SiSi）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1.1.物理性质物理性质:灰黑色，有金属光泽，硬而灰黑色，有金属光泽，硬而 脆的固体脆的固体熔、沸点高、硬度大熔、沸点高、硬度大晶体硅是良好的半导体晶体硅是良好的半导体2.2.化学性质化学性质:常温下硅的化学性质不活泼常温下硅的化学性质不活泼Si+O2=SiO23 3、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 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SiSiO2与水与水O2F2氢氟氢氟酸酸与与NaOH与与CaO不反应不反应不反应不反应SiO24HFSiF4 2H2O不反应不反应2Si2NaOHH2ONa2SiO3 2H22NaOHSiO2 Na2SiO3H2OSiO2SiO2Si2F2SiF4Si4HFSiF4 2H2 CaOSiO2CaSiO3高温高温