第一节 无机非金属材料的主角-硅.ppt

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1、无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角_硅硅1 1一一.硅的概况硅的概况1.1.在地壳中含量第二在地壳中含量第二 :氧氧 硅硅 铝铝 铁铁2.2.存在：没有游离态，只有化合态（主存在：没有游离态，只有化合态（主要以氧化物和硅酸盐的形式存在）要以氧化物和硅酸盐的形式存在）3.3.分布：自然界中分布广泛，是构成矿分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。物和岩石的基本元素。（如图）（如图）2 23 34、硅的原子结构硅的原子结构硅和碳一样硅和碳一样,其原子既其原子既不易失去又不易得到电不易失去又不易得到电子子,主要形成四价的化主要形成四价的化合物合物.+142 8 4Si2 4+6C碳

2、是构成有机物碳是构成有机物的主要元素的主要元素硅是构成岩石和许硅是构成岩石和许多矿物的主要元素多矿物的主要元素4 4二、二氧化硅和硅酸二、二氧化硅和硅酸硅是一种亲氧元素硅是一种亲氧元素,在自然界中它总在自然界中它总是与氧相互化合的是与氧相互化合的(与碳不同与碳不同)存在形式：存在形式：氧化物氧化物 硅酸盐硅酸盐5 51.1.二氧化硅二氧化硅(SiO(SiO2 2)天然硅石天然硅石结晶形结晶形无定形无定形 石英晶体是结晶的石英晶体是结晶的SiOSiO2 2，无色无色透明的叫做水晶，具有彩色环带透明的叫做水晶，具有彩色环带状或层状的叫玛瑙状或层状的叫玛瑙6 6玛玛 瑙瑙水晶水晶7 7SiOSiO4

3、 4 四面体结构四面体结构网状结构决定了网状结构决定了SiOSiO2 2具具有优良的物理和化学性有优良的物理和化学性质质2.SiO2的结构的结构8 8用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器、利用石英晶体学仪器、耐高温化学仪器、利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。制造石英电子表、石英钟等。9 9物理性质物理性质:_化学稳定性化学稳定性:_硬度大、熔点高、难溶于水硬度大、熔点高、难溶于水纯净的纯净的SiO2晶体无色透明晶体无色透明很稳定很稳定 根据根据SiO2的存在和应用，请你分析以的存在和应用，请你分析以下问题：下问题：SiO2具有哪

4、些物理性质？化学具有哪些物理性质？化学稳定性如何？你的根据是什么？稳定性如何？你的根据是什么？SiO2这这些性质是由什么决定的？些性质是由什么决定的？10103.二氧化硅的化学性质二氧化硅的化学性质SiO2 CaO CaSiO3高温与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应(1)酸性氧化物：酸性氧化物：与强碱反应与强碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O想一想想一想CO2的性质的性质SiO2 2OHSiO32H2O1111(除氢氟酸外不与其它任何酸作用）除氢氟酸外不与其它任何酸作用）与氢氟酸（与氢氟酸（HF HF）作用：作用：SiO2+4HF=SiF4 +2H2O高温时：高温时：Na2CO

5、3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温1212想一想：为什么实验室中盛放碱液想一想：为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？因为因为碱液会跟玻璃塞中的碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应，反应，生成的生成的硅酸盐会把硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞粘试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。连在一起。1313二氧化硅与二氧化碳的比较二氧化硅与二氧化碳的比较二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳COCO2 2二氧化硅二氧化硅二氧化硅二氧化硅SiOSiO2 2物质分类物质分类物质分类物质分类 与酸与酸与酸与酸反应反应反应反应与与与与碱性氧碱性氧

6、碱性氧碱性氧化物反应化物反应化物反应化物反应与碱与碱与碱与碱反应反应反应反应与水与水与水与水反应反应反应反应均属于酸性氧化物均属于酸性氧化物CO2 CaOCaCO3CaOSiO2 CaSiO3高温CO2 2NaOH Na2CO3+H2OSiO2 2NaOH Na2SiO3+H2OCO2 H2OH2CO3不反应不反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O不反应不反应14142.硅酸硅酸（H2SiO3）很弱的酸（很弱的酸（酸性比碳酸还弱酸性比碳酸还弱）溶解度很小溶解度很小如何制得硅酸？能用如何制得硅酸？能用SiOSiO2 2与水反应制得吗与水反应制得吗？为什么？为什么？由于由于SiO2不溶于水，所以

7、硅酸是通过不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的。可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的。1515实验4-1现象现象结论结论化学方程式化学方程式溶液呈红色溶液呈红色,加入盐酸溶液红色变加入盐酸溶液红色变浅并接近消失时浅并接近消失时,有透明的硅酸凝有透明的硅酸凝胶产生胶产生.硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的。酸反应制得的。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl1616H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2OH2SiO3=SiO2+H2O 加热加热Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3（1）硅酸酸性比碳酸还弱，往

8、可）硅酸酸性比碳酸还弱，往可可溶性可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体可硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体可制备制备硅酸硅酸（2）与碱的反应）与碱的反应（3）热稳定性）热稳定性1717用途：硅酸凝胶经脱水后得到多孔的硅胶，可以作催化剂载体和干燥剂1818练习练习:1.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.二氧化硅溶于水显酸性二氧化硅溶于水显酸性B.二氧化碳通入水玻璃二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3的水溶液的水溶液)可可以得到硅酸以得到硅酸.C.因为高温时因为高温时,二氧化硅与碳酸钠反应放出二二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强所以硅酸的酸性比碳酸强.D.二氧化硅是酸性氧化

9、物二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸它不溶于任何酸B19192.2.光纤通讯是光作为信息的载体光纤通讯是光作为信息的载体,让光让光在光导纤维中传输在光导纤维中传输,制造光导纤维的基制造光导纤维的基本原料是本原料是()()A A 铜铜 B B 钢钢 C C 石英石英 D D 铝铝C3.3.除去二氧化硅固体中混有的除去二氧化硅固体中混有的CaCOCaCO3 3固固体体,方法正确的是方法正确的是()()A A 加水加水,过滤过滤 B B 加热加热C C 加盐酸加盐酸,过滤过滤 D D 加加NaOHNaOH溶液溶液,过滤过滤C20204.4.下列物质中能跟下列物质中能跟SiOSiO2 2发生反应的是

10、发生反应的是()A A 盐酸盐酸 B B 硝酸硝酸 C C 硫酸硫酸 D D 烧碱溶液烧碱溶液D5.下列物质中主要成分不是下列物质中主要成分不是SiO2 的是的是()A水晶水晶 B玛瑙玛瑙 C硅石硅石 D硅胶硅胶D21213、硅酸盐、硅酸盐硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。的总称。结构复杂结构复杂：通常用金属氧化物和二氧化硅：通常用金属氧化物和二氧化硅的形式表示其组成的形式表示其组成大多数不溶于水大多数不溶于水（钾与钠盐易溶）钾与钠盐易溶），化学化学性质很稳定性质很稳定硅酸钠硅酸钠（Na2SiO3),其水溶液俗称水玻璃其水溶液俗称水玻璃22222 2、

11、用用金属氧化物和金属氧化物和二氧化硅二氧化硅的形式，的形式，表示表示硅酸盐的硅酸盐的组成组成：硅酸钠硅酸钠 Na2SiO3 （Na2OSiO2）长石长石 KAlSi3O8（K2OAl2O36SiO2）要领：两边原子个数守恒，或比值要领：两边原子个数守恒，或比值 一致一致格式：金属氧化物、二氧化硅、水格式：金属氧化物、二氧化硅、水顺序：顺序：有两种以上的金属氧化物有两种以上的金属氧化物 时时，按金属按活动顺序表书写，按金属按活动顺序表书写拆拆分分原原则则2323实验4-2放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入Na2SiO3饱和溶饱和溶液液现象现象结论结论当水分蒸发后当水分蒸发后燃烧燃烧当水分蒸发后不易当水

12、分蒸发后不易燃烧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制备木材防火剂制备木材防火剂等的原料等的原料2424常见硅酸盐材料：陶瓷：以粘土为原料，经心曲温烧结 而成。水泥：以黏土和石灰石为主要原料，经 研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧 再加入石膏，研成细粉就得到普通 水泥。玻璃：以纯碱、石灰石和石英为原料，经 混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得的2525陶瓷：陶瓷：日用器皿、建筑饰材、卫日用器皿、建筑饰材、卫生洁具生洁具玻璃玻璃水泥水泥2626具有特殊功能的含硅物质具有特殊功能的含硅物质碳化硅（金刚砂）碳化硅（金刚砂）硅钢硅钢 导磁性良好，用作变压器铁芯导磁性良好，用作变压

13、器铁芯硅橡胶硅橡胶分子筛分子筛具有均匀微孔结构的具有均匀微孔结构的铝硅酸盐铝硅酸盐生物陶瓷：生物陶瓷：人造骨人造骨27271.1.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。两种。晶体硅晶体硅是是灰黑色，有金属光泽、硬灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔沸点较高。而脆的固体，熔沸点较高。导电性介于导体和绝缘体之间导电性介于导体和绝缘体之间是良是良好的半导体材料。好的半导体材料。三、硅单质28282.2.化学性质化学性质 常温下，常温下，不活泼，不活泼，只与氟气、氢氟酸、只与氟气、氢氟酸、强碱作用强碱作用 Si+2FSi+2F2 2=SiF=SiF4 4Si+4HF=SiF

14、Si+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 22929 加热下，硅可与许多非金属反应加热下，硅可与许多非金属反应 Si Si+O+O2 2=SiO=SiO2 2加热加热Si Si+C=+C=SiCSiC高温高温Si+2HSi+2H2 2=SiH=SiH4 4加热加热30303 3、硅的工业制备、硅的工业制备 工业制备工业制备 SiO2+2C=Si+2CO 高温高温Si（粗）（粗）+2Cl2=SiCl4加热加热高温高温SiCl4+2H2=Si（纯）（纯）+4HCl粗硅提粗硅提纯：纯：3131 硅

15、硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。制成有良好导磁性、耐酸性的合金。半导体晶体管及芯片的出现半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技促进了信息技术革命术革命4.硅硅的用途的用途32323333硅单质硅单质34341.硅酸钠溶液俗称水玻璃,呈碱性.下列物质中,能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是()A.浓硫酸 B.水玻璃 C.氢氟酸 D 苛性碱A35352.CO2通入下列各溶液中通入下列各溶液中,不可能产生沉淀不可能产生沉淀的是的是 ()A 石灰水石灰水 B 饱和碳酸钠溶液饱和碳酸钠溶液C 硅酸钠溶液硅酸钠溶液 D 氯化钙溶液氯化钙溶液3.下列物质中下列物质中,能够与能够与NaOH溶液反应的是溶液反应的是(）A 碳酸钠碳酸钠B硅酸钠硅酸钠C二氧化硅二氧化硅D氢氧氢氧化铝化铝DCD3636