(精品)第三单元　含硅矿物与信息材料 (5).ppt

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1、刘远福刘远福随处可见的含硅化合物及产品随处可见的含硅化合物及产品1.硅元素硅元素(silicon)在地壳中的含量在地壳中的含量一一.硅的存在硅的存在 2.硅的氧化物及硅酸盐硅的氧化物及硅酸盐构成了构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土地壳中大部分的岩石、沙子和土壤壤二二.硅酸盐及其产品硅酸盐及其产品1.1.硅酸盐组成的表示方法硅酸盐组成的表示方法 硅酸盐的种类多、结构很复杂，其组成表硅酸盐的种类多、结构很复杂，其组成表示方法一般有两种：示方法一般有两种：1）盐化学式法）盐化学式法如：硅酸钠如：硅酸钠Na2SiO3、硅酸钙硅酸钙CaSiO3等。等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。此法一般用于组成较简

2、单的硅酸盐。2 2）氧化物法）氧化物法(也是常用的方法也是常用的方法)金属氧化物写在前面，再写金属氧化物写在前面，再写SiOSiO2 2，最后写，最后写H H2 2O O；氧化物之间用；氧化物之间用“”隔开。隔开。对于复杂的硅酸盐，通常可用二氧化硅和金属对于复杂的硅酸盐，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。氧化物的形式来表示其组成。例如：例如：Na2SiO3 Na2OSiO2Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O练习：把下列式子改写成氧化物的形式练习：把下列式子改写成氧化物的形式1、蛇纹石蛇纹石：H4Mg3Si2O92、钙长石钙长石：CaAl2SiO63、石棉

3、：、石棉：CaMg3Si4O124、长石：、长石：KAlSi3O85、普通玻璃：、普通玻璃：CaNa2Si6O146、黏土：、黏土：Al2(Si2O5)(OH)4CaO 3MgO4SiO2K2OAl2O36SiO2 CaONa2O6SiO2Al2O32SiO22H2O3MgO2SiO2 2H2OCaOAl2O3SiO2 2.硅酸盐的性质硅酸盐的性质 1)Na2SiO3的性质的性质 Na2SiO3俗称俗称“泡花碱泡花碱”，其水溶液俗称，其水溶液俗称“水玻水玻璃璃”。水玻璃是一种无色粘稠的液体，显碱性，易。水玻璃是一种无色粘稠的液体，显碱性，易吸收空气中的吸收空气中的CO2生成硅酸沉淀。生成硅酸沉

4、淀。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3 +2NaClNa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3硅酸钠要密封保存且不能用玻璃塞试剂瓶硅酸钠要密封保存且不能用玻璃塞试剂瓶用途：粘合剂，防腐剂、防火剂用途：粘合剂，防腐剂、防火剂2）三大硅酸盐产品：陶瓷、水泥、玻璃）三大硅酸盐产品：陶瓷、水泥、玻璃t1 1）陶瓷）陶瓷陶器的制作工序陶器的制作工序2）水泥）水泥的制备：的制备：a.原料：粘土原料：粘土(SiO2)、石灰石、石膏（适量）、石灰石、石膏（适量）b.设备：水泥回转窑设备：水泥回转窑c.条件：高温锻烧条件：高温锻烧d.成分：成分：CaSiO3、SiO2E.主要反应：主要反应：

5、CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2.加入石膏的作用：调节水泥的硬化速度加入石膏的作用：调节水泥的硬化速度水泥回转窑水泥回转窑雄伟的体育馆雄伟的体育馆让人骄傲的三峡工程让人骄傲的三峡工程世贸大厦世贸大厦3）玻璃）玻璃A.原料：纯碱原料：纯碱、石灰石、过量石英（石灰石、过量石英（SiO2)B.设备：玻璃熔炉设备：玻璃熔炉C.条件：高温熔融条件：高温熔融D.成分：成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2E.主要反应：主要反应：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2F.种类：普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、光种类：普通玻璃、钢化玻璃、有色玻

6、璃、光学玻璃、防弹玻璃、铅玻璃等学玻璃、防弹玻璃、铅玻璃等三三.二氧化硅（二氧化硅（SiO2）二氧化硅广泛存二氧化硅广泛存在于自然界中，在于自然界中，与其他矿物共同与其他矿物共同构成了岩石。天构成了岩石。天然二氧化硅也叫然二氧化硅也叫硅石，是一种坚硅石，是一种坚硬难熔的固体。硬难熔的固体。1.存在：存在：硅石硅石结晶形（石英）结晶形（石英）无定形（硅藻土）无定形（硅藻土）水晶水晶玛瑙玛瑙石石 英英 制制 品品水水晶晶玛瑙玛瑙2.物理性质：物理性质：固体固体熔沸点比较高熔沸点比较高不溶于水不溶于水硬度比较大硬度比较大联想沙子联想沙子3.结构：结构：SiOSiO2 2是正四面体的空间网状结构，因此

7、性质很稳定是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定 4.化学性质：化学性质：二氧化碳二氧化碳CO2二氧化硅二氧化硅SiO2物质分类物质分类与碱性氧与碱性氧化物反应化物反应与碱反应与碱反应与水反应与水反应联想联想CO2均属于酸性氧化物均属于酸性氧化物CO2 CaOCaCO3CO2 2NaOH Na2CO3+H2OCO2 H2OH2CO3不反应不反应SiO2 2NaOH Na2SiO3+H2OSiO2 CaO CaSiO3高温高温SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiO2 CaO CaSiO3高温高温SiO22C Si 2CO高温高温SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2 高温高温A.酸性氧

8、化物酸性氧化物B.氧化性氧化性C.与盐反应与盐反应D.亲氟性亲氟性SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2高温高温（雕刻玻璃）雕刻玻璃）SiO2 2NaOHNa2SiO3+H2O氢氟酸是唯一可以与之反应的酸玻璃中含有SiO2，利用以上的反应可用来刻蚀玻璃。玻璃镜等玻璃上的图案就是利用HF和SiO2反应的原理。1.为为什么在什么在实验实验室中盛放室中盛放NaOH 溶液的试剂瓶溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？用橡皮塞而不用玻璃塞？2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？3.某同学根据某同学根据SiO2既可与碱反应既可与碱反应,也能与也能与氢氟酸反氢氟酸反应应

9、,推断推断SiO2为两性氧化物为两性氧化物.是否正确是否正确?想一想想一想想一想想一想5.用途：用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器。利用石英晶体制造石英电子耐高温化学仪器。利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。表、石英钟等。光光学学纤纤维维胃胃镜镜二氧化硅的用途二氧化硅的用途练习：练习：1、下列物质能与、下列物质能与SiO2起反应的是起反应的是 （）浓浓H2SO4 H2O 盐酸盐酸 HF KOH溶液溶液 氧化钙氧化钙 A、B、C、D、C2.2.实验室现提供下列试剂瓶实验室现提供下列试剂瓶,细口磨细口磨口塞玻璃瓶瓶口塞玻璃瓶瓶广口

10、瓶广口瓶细口橡皮塞玻细口橡皮塞玻璃瓶璃瓶棕色广口瓶棕色广口瓶细口塑料瓶，如果细口塑料瓶，如果你是实验室管理员你是实验室管理员,你将如何存放下列药你将如何存放下列药品品?你的依据是什么你的依据是什么?a.a.二氧化硅二氧化硅_ _ b.b.氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液_c.硝酸银晶体硝酸银晶体_ _ d.d.氢氟酸氢氟酸_e.e.浓硫酸浓硫酸_ _ 3.3.指出下列反应中指出下列反应中SiO2SiO2所表现的化学性质或作用，在所表现的化学性质或作用，在A-EA-E选项中选择正确答案填入括号内。选项中选择正确答案填入括号内。SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3

11、+H+H2 2O ()O ()SiOSiO2 2+2C=+2C=高温高温=Si+2COSi+2CO ()()SiOSiO2 2+3C=+3C=高温高温=SiC+2COSiC+2CO ()()SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4 +2H+2H2 2O O ()()A A、作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B B、弱氧化性弱氧化性 C C、酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性D D、未参加氧化还原反应未参加氧化还原反应C CB BD DA A四四.硅硅1、物理性质物理性质 硅有硅有晶体硅晶体硅和和无定形硅无定形硅两种。晶体硅是两种。晶体硅是灰黑色、

12、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。硅的结构硅的结构类似于类似于金刚石金刚石，熔点和沸点都，熔点和沸点都很高，硬度大。很高，硬度大。导电性导电性介于导体和绝缘体之间。介于导体和绝缘体之间。既不易失去电子既不易失去电子,也不易得到电子也不易得到电子2.结构结构3.化学性质化学性质 常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟一些非金属反应。一些非金属反应。Si O2 SiO2Si 2

13、H2 SiH4（不稳定）（不稳定）高温Si2NaOH H2O Na2SiO3 2H2Si 4HF SiF4 2H2 4.硅的工业制法硅的工业制法高温在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅。法制得粗硅。SiO2 2C Si（粗硅）（粗硅）2CO与氯反应：与氯反应：Si 2Cl2 SiCl4(温度为温度为400500)生成的生成的SiCl4液体通过精馏，除去其中的硼、砷液体通过精馏，除去其中的硼、砷等杂质。然后用氢气还原：等杂质。然后用氢气还原：SiCl4 2H2 Si 4HCl高温5.硅的用途硅的用途：硅是一种重要的非金属单质，它的用硅是一种重要的

14、非金属单质，它的用途非常广泛。作为良好的半导体材料，途非常广泛。作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。酸性的合金。晶体管晶体管集成电路集成电路卫星的翅膀卫星的翅膀汽车的尾巴汽车的尾巴在太阳能方面的利用五五.硅酸硅酸 硅酸是一种很弱的酸（酸性比碳酸还弱），溶解硅酸是一种很弱的酸（酸性比碳酸还弱），溶解度很小。由于度很小。由于SiOSiO2 2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其

15、他酸反应制得。硅酸盐与其他酸反应制得。用途用途:可作干燥剂和催化剂的载体可作干燥剂和催化剂的载体H2SiO3=SiO2H2O 现象现象 结论结论 反应式反应式 在试管中加入在试管中加入3-53-5mlml饱和饱和NaNa2 2SiOSiO3 3溶液，滴入溶液，滴入1-21-2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察现象。消失时停止。静置。仔细观察现象。滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红滴入酚酞溶液显红色，

16、再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成色消失，并有透明胶状物质生成色消失，并有透明胶状物质生成色消失，并有透明胶状物质生成NaNa2 2SiOSiO3 3溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成了了了了HH2 2SiOSiO3 3NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=H+2HCl=H2 2SiOSiO3 3+2NaCl+2NaCl地地壳壳中中某某主主要要元元素素生生产产的的多多种种产产品品在在现现代代高高科科技技中中占占重重要要位位置置，足足见见化化学学对对现现代代物物质质文文明明的的重重要要作作用用。例如：例如：光导纤维的主要成分光导纤维的主要成分 目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 神奇无比的集成电路蕊片的主成分神奇无比的集成电路蕊片的主成分 用用作作吸吸附附剂剂、催催化化剂剂的的载载体体的的人人造造分分子子筛筛大大多多是是一类为一类为 的化合物的化合物写写出出工工业业上上制制备备该该元元素素的的单单质质及及提提纯纯的的化化学学方方程程式式二氧化硅二氧化硅 半导体硅半导体硅 硅硅铝硅酸盐铝硅酸盐