硅及其化合物69201.ppt

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1、专题专题3 从矿物到基础材料从矿物到基础材料第三单元第三单元 含硅矿物与信息材料含硅矿物与信息材料硅元素是地壳中含量仅次于氧元素，约占地壳总量的硅元素是地壳中含量仅次于氧元素，约占地壳总量的硅元素是地壳中含量仅次于氧元素，约占地壳总量的硅元素是地壳中含量仅次于氧元素，约占地壳总量的26.30%,26.30%,在自然界中硅在自然界中硅在自然界中硅在自然界中硅只以化合态只以化合态只以化合态只以化合态的形式存在。的形式存在。的形式存在。的形式存在。含量：OSi Al Fe 一一.硅单质硅单质（Si）1.1.物理性质：物理性质：带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，

2、硬度大.良好的半导体材料良好的半导体材料2.2.用途：用途：将太阳能转换为电能的材料将太阳能转换为电能的材料硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心硅太阳能电池硅太阳能电池3.3.化学性质化学性质常温常温下，下，不与硫酸、盐酸、硝酸等反应不与硫酸、盐酸、硝酸等反应，与，与强碱强碱反应。反应。Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2加热加热时，能与一些非金属反应。时，能与一些非金属反应。SiO2 SiO2高温高温原料原料SiO2产品产品 Si4.4.制备提纯制备提纯SiCl4+2H2 =Si+4HCl高温高温高温高温2CSiO2 Si+2COSi+2Cl2

3、=SiCl4（制粗硅）（制粗硅）粗硅提纯：粗硅提纯：二、二氧化硅二、二氧化硅 1.存在形式：沙子、石英、水晶、玛瑙、硅藻土存在形式：沙子、石英、水晶、玛瑙、硅藻土熔点高，硬度大，不溶于水熔点高，硬度大，不溶于水 化学稳定性好，除氢氟酸（化学稳定性好，除氢氟酸（HF）外一般不与其他酸反应）外一般不与其他酸反应2.物理性质：物理性质：3.化学性质：化学性质：与与与与氢氟酸（氢氟酸（HFHF）SiOSiO2 24HF=SiF4HF=SiF4 4 2H2H2 2OO 用氢氟酸用氢氟酸“刻刻”出的玻璃工艺品出的玻璃工艺品应用：应用：刻蚀玻璃刻蚀玻璃氢氟酸保存在塑料瓶氢氟酸保存在塑料瓶SiO22C Si

4、2CO高温高温（2）弱氧化性）弱氧化性（3）酸性氧化物）酸性氧化物SiOSiO2 2CaO =CaSiOCaO =CaSiO3 3高温高温SiOSiO2 2 2NaOH=Na2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3 HH2 2OO 硅酸钠可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是硅酸钠可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。一种无色粘稠的液体，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。思考：实验室盛装思考：实验室盛装NaOHNaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能与玻璃中的溶液

5、能与玻璃中的SiO2反应生成反应生成Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘结而无法打开。，使瓶塞和瓶口粘结而无法打开。盛装碱性溶液的试剂瓶不用玻璃塞而用橡胶盛装碱性溶液的试剂瓶不用玻璃塞而用橡胶塞。塞。二氧化硅二氧化硅的应用的应用玛瑙饰品玛瑙饰品石英坩埚石英坩埚光导纤维光导纤维 各各种种水水晶晶饰饰品品光光学学纤纤维维胃胃镜镜4.用途：用途：(1)SiO2光导纤维的主要原料。光导纤维的主要原料。(2)石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。(3)水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。工艺品等。(4)石英

6、砂常用作制玻璃和建筑材料石英砂常用作制玻璃和建筑材料。光导纤维光导纤维光导纤维光导纤维三、硅酸（三、硅酸（H2SiO3）白色固体，难溶于水。白色固体，难溶于水。酸性极弱，比酸性极弱，比H H2 2COCO3 3弱。弱。（1）物理性质：）物理性质：（2）制备：）制备：注意：注意：SiO2不能与水化合成不能与水化合成H2SiO3 Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl SiO32-+2H+=H2SiO3强酸制弱酸强酸制弱酸想一想：想一想：怎样设计实验证明怎样设计实验证明硅酸的酸性比硅酸的酸性比H H2 2COCO3 3的还弱的还弱？Na2SiO3 +H2O+CO2=H2SiO3+Na2

7、CO3 H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2OH2SiO3 =SiO2+H2O（3）化学性质：）化学性质：锆石矿与锆石首饰锆石矿与锆石首饰(ZrO(ZrO2 2SiOSiO2 2)红柱石与红柱石饰物红柱石与红柱石饰物(Al(Al2 2O O3 3SiOSiO2 2)常常见见硅硅酸酸盐盐矿矿物物钙铝石榴子石钙铝石榴子石(CaO(CaOAlAl2 2O O3 33SiO3SiO2 2)镁橄榄石镁橄榄石(2MgO(2MgOSiSiO O2 2)四、硅酸盐四、硅酸盐1.1.定义：定义：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐种类繁多，结构复

8、杂，组成各异。硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异。2.2.表示：表示：通常用通常用二氧化硅和金属氧化物二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。的形式表示其组成。硅酸钠：硅酸钠：Na2SiO3高岭石：高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 长石：长石：KAlSi3O8 K2OAl2O36SiO2Na2OSiO2Al2O32SiO22H2O3.3.方法：方法：较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较不活泼金属氧化物较不活泼金属氧化物SiOSiO2 2 H H2 2O O硅酸盐绝大部分都难溶于水，硅酸盐绝大部分都难溶于水，除了除了NaNa2 2SiOSiO3 3 K K2 2SiOSiO3 3(NH(NH4

9、 4)2 2SiOSiO3 31.1.水泥：水泥：原料：石灰石原料：石灰石、黏土、黏土、石膏石膏设备：水泥回转窑设备：水泥回转窑成分：成分：2CaOSiO2 3CaOSiO2 3CaOAl2O3 五、硅酸盐产品五、硅酸盐产品2.2.玻璃：玻璃：原料：纯碱、石灰石、石英原料：纯碱、石灰石、石英设备：玻璃窑设备：玻璃窑Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温高温高温玻璃的成分：玻璃的成分：NaNa2 2SiOSiO3 3 CaSiOCaSiO3 3 SiOSiO2 2变色玻璃变色玻璃钢钢化化玻玻璃璃光学玻璃光学玻璃防火防火防弹防弹玻璃玻璃3.

10、3.陶瓷：陶瓷：原料：黏土原料：黏土如：日用器皿如：日用器皿、建筑饰材建筑饰材、卫生洁具等卫生洁具等古代制陶过程古代制陶过程一些具有特殊功能的含硅物质碳化硅碳化硅(SiC，俗称金刚砂，俗称金刚砂)：硬度很大，用作砂硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。纸、砂轮的磨料。硅钢：硅钢：(含含4%硅硅)，导磁性良好，用作，导磁性良好，用作变压器铁变压器铁芯芯。硅橡胶：硅橡胶：既耐高温又耐低温，用于制造火箭、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。导弹、飞机的零件和绝缘材料等。分子筛：分子筛：(一种具有均匀微孔结构的铝硅酸盐一种具有均匀微孔结构的铝硅酸盐)主主要用作要用作吸附剂和催化剂吸

11、附剂和催化剂。1.1.下列变化中，不可能通过一步反应下列变化中，不可能通过一步反应实现的是（实现的是（）A ASiOSiO2 2NaNa2 2SiOSiO3 3 B BSiOSiO2 2HH2 2SiOSiO3 3C CCuSOCuSO4 4CuClCuCl2 2 D DCu(OH)Cu(OH)2 2CuCu巩固练习巩固练习BD2.2.下列离子在水溶液中能大量共存的是（下列离子在水溶液中能大量共存的是（）A AH H+、K K+、HCOHCO3 3-、CaCa2+2+B BOHOH-、NaNa+、MgMg2+2+、HCOHCO3 3-C CNaNa+、H H+、ClCl-、NONO3 3-D

12、DNaNa+、SiOSiO3 32-2-、H H+、ClCl-C C3.3.下列离子方程式正确的是（下列离子方程式正确的是（）A A水玻璃加盐酸：水玻璃加盐酸：SiOSiO3 32-2-+2H+2H+=H=H2 2SiOSiO3 3 B B小苏打溶液和烧碱溶液：小苏打溶液和烧碱溶液：HCOHCO3 3-+OH+OH-=CO=CO3 32-2-+H+H2 2O O C C石灰石溶于盐酸：石灰石溶于盐酸：COCO3 32-2-+2H+2H+=H=H2 2O+COO+CO2 2 D D石英溶于石英溶于NaOHNaOH溶液：溶液：SiSi4+4+2O+2O2-2-+2OH+2OH-=SiO=SiO3 32-2-+H+H2 2O OABAB4 4、选适当试剂或方法除去下列物质中的杂质、选适当试剂或方法除去下列物质中的杂质（括号内为杂质）。（括号内为杂质）。(1)SiO2(CaCO3)；(2)SiO2(I2)；(3)NaCl(SiO2)；(4)SiO2(H2SiO3)；(5)Fe2O3(SiO2)；(6)Si(Fe)。稀盐酸稀盐酸 过滤过滤加热加热水水 过滤过滤 加热加热氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液 过滤过滤稀盐酸稀盐酸 过滤过滤5、设计以、设计以SiO2为原料制取硅酸的反应路径，为原料制取硅酸的反应路径，请写出过程中的离子反应方程式。请写出过程中的离子反应方程式。