氧化硅与信息材料.ppt

《氧化硅与信息材料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《氧化硅与信息材料.ppt（30页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 3.3.3 3.3.3 含硅矿物与信息材料含硅矿物与信息材料石英坩埚问题问题:地壳中元素含量排在前三位的分别地壳中元素含量排在前三位的分别 是是 、元素。元素。一、硅（一、硅（Silicon）1、含量和存在、含量和存在在地壳中，硅的含量居在地壳中，硅的含量居第二位第二位自然界中，硅自然界中，硅无游离态无游离态存在，只以存在，只以化合态化合态存存在（在（SiO2或或硅酸盐硅酸盐的形式存在）的形式存在）是构成是构成矿物矿物和和岩石岩石的主要成分的主要成分硅硅2、硅晶体的物理性质：、硅晶体的物理性质：灰黑色，硬而脆，有金属光泽的固体，熔点、沸点高，硬度大，灰黑色，硬而脆，有金属光泽的固体，熔点、沸

2、点高，硬度大，半导体材料。半导体材料。常温下常温下，化学性质，化学性质稳定，只与强碱、氟化氢、稳定，只与强碱、氟化氢、氟气反应氟气反应Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H23、硅晶体的化学性质：、硅晶体的化学性质：高温下高温下，较活泼较活泼Si+O2 SiO24、硅的用途、硅的用途硅是良好的半导体材料，硅可用来制造硅是良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路集成电路、晶体管晶体管、硅整流器等半导体器件。、硅整流器等半导体器件。含硅含硅4（质量分数）的钢具有良好的导磁性，可用来制造（质量分数）的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器变压器

3、铁芯；含硅铁芯；含硅15左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备耐酸设备等等 Si2Cl2 SiCl4（液体，易挥发）液体，易挥发）高温高温高温SiCl4 2H2 Si 4HClSiO22C Si2CO高温高温5、硅的制取：、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氧化硅制得粗硅，然后将粗硅在高温下跟氯气 反应生反应生成一种液态物质。经蒸馏提纯后，再用氢气还原制得成一种液态物质。经蒸馏提纯后，再用氢气还原制得纯硅。（写出上述反应的化学方程式）纯硅。（写出上述

4、反应的化学方程式）（粗硅）（粗硅）二、二氧化硅二、二氧化硅光导纤维光光学学纤纤维维胃胃镜镜 坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶不溶 于水于水，硬度比较大。，硬度比较大。1 1、存在和物理性质：、存在和物理性质：存在：沙子、石英、玛瑙、水晶、硅藻土存在：沙子、石英、玛瑙、水晶、硅藻土18010928Sio基本结构单元为硅氧四面体基本结构单元为硅氧四面体SiSi2 2O O4 4，晶体中不存在二氧化硅分子，晶体中不存在二氧化硅分子，SiOSiO2 2是化学式不是分子式。是化学式不是分子式。二氧化硅粉尘的危害二氧化硅粉尘的危害 二氧化硅在日常生活、生二氧化硅在日常生活、

5、生产和和科研等方面有着重要的用途，但科研等方面有着重要的用途，但有有时也会也会对人体造成危害。如果人体造成危害。如果人人长期吸入含有二氧化硅的粉期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（因硅旧称就会患硅肺病（因硅旧称为矽，因此硅肺病旧称因此硅肺病旧称为矽病）。硅肺病）。硅肺是一种是一种职业病，它的病，它的发生及生及严重重程度，取决于空气中粉程度，取决于空气中粉尘的含量的含量和粉和粉尘中二氧化硅的含量，以及中二氧化硅的含量，以及与人的接触与人的接触时间长短等。短等。长期在期在二氧化硅粉二氧化硅粉尘含量含量较高的地方，高的地方，如采如采矿、翻砂、翻砂、喷砂、制陶瓷、砂、制陶瓷、制耐火材料等制耐火材料

6、等场所工作的人易患所工作的人易患此病。此病。光纤光缆光纤光缆普通电缆普通电缆信息量大，每根光信息量大，每根光纤理论上可同时通纤理论上可同时通过过10亿亿路电话路电话8根同轴电缆根同轴电缆每条通话每条通话1800路路原料来源广，节约原料来源广，节约有色金属有色金属资源较少资源较少质量小，不怕腐蚀，质量小，不怕腐蚀，铺设方便铺设方便质量重，怕腐质量重，怕腐蚀蚀成本低，每千米成本低，每千米1万万元左右元左右每千米每千米20万万元元性能好，抗电磁干性能好，抗电磁干扰，保密性强，能扰，保密性强，能防窃听，不发生电防窃听，不发生电辐射辐射信息容量小，信息容量小，抗干扰性抗干扰性 差，差，易腐蚀易腐蚀（1）

7、、酸性氧化物）、酸性氧化物SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2 +H2O =SiO2 +CaO =CaSiO3高温高温2 2、化学性质：、化学性质：（2）与）与氢氟酸氢氟酸作用作用（SiO2很不活泼，很不活泼，HF是唯一是唯一 能跟其反应能跟其反应的酸）的酸）（3）与还原剂作用）与还原剂作用4HF+SiO2=SiF4+2H2O硅的制取硅的制取用来刻蚀玻璃（4 4）与）与盐盐反应反应SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2高温高温能否写出能否写出SiO2和和Na2CO3的反应方程式的反应方程式?SiO22C Si2CO高温所以，所以，不能不能用磨口玻璃塞用磨口玻璃塞盛碱性溶液盛

8、碱性溶液，如如NaOH、KOH、Na2CO3、Na2SiO3等溶液等溶液。三、硅酸三、硅酸不溶于水，不稳定，弱酸不溶于水，不稳定，弱酸制取：强酸制弱酸制取：强酸制弱酸Na2SiO3CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体硅酸溶所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为形成硅酸干胶，称为“硅胶硅胶”。硅胶多孔，。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶

9、装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。载体。H2SiO3=SiO2 +H2ONa2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3有何现有何现象？象？硅元素硅元素单质硅单质硅Si+F2Si+HFSi+NaOH 加热能与某加热能与某些非金属单些非金属单质反应（质反应（O O2 2）O2Na2SiO3、CaSiO3二氧化硅是光导纤维二氧化硅是光导纤维的主要原料，光导纤的主要原料，光导纤维可用作通讯材料和维可用作通讯材料和制造医用内窥镜等制造医用内窥镜等硅可制造集成路、硅可制造集成路、太阳能电池等；硅太阳能电池等；硅合金可用来制造变合金可用来制造变压器铁芯、耐酸

10、设压器铁芯、耐酸设备等。备等。只有化合态只有化合态SiO2硅酸盐硅酸盐C 高温高温HF无游离态无游离态常温不活泼常温不活泼 二氧化碳二氧化碳 二氧化硅二氧化硅 存在存在 结构结构 物理性质物理性质化学性化学性质质（1 1）与水）与水（2 2）与酸）与酸（3 3）与强碱）与强碱（4 4）与）与CaOCaO 用途用途空气空气存在于岩石中，沙子、存在于岩石中，沙子、石英、水晶等都含有石英、水晶等都含有二氧化硅二氧化硅以二氧化碳分子形式存在以二氧化碳分子形式存在SiOSiO2 2是化学式不是分子式是化学式不是分子式熔沸点低、常温是气体、微溶于水熔沸点低、常温是气体、微溶于水坚硬固体、熔点高、不溶于水坚

11、硬固体、熔点高、不溶于水生成碳酸生成碳酸不反应不反应不反应不反应与氢氟酸反应与氢氟酸反应与氢氧化钠生成碳酸钠与氢氧化钠生成碳酸钠与氢氧化钠生成硅酸钠与氢氧化钠生成硅酸钠生成碳酸钙生成碳酸钙高温下生成硅酸钙高温下生成硅酸钙饮料、工业制碱饮料、工业制碱光导纤维、石英表等光导纤维、石英表等你怎么想？你怎么想？SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2高温高温据此推断硅酸酸性比碳酸酸性强据此推断硅酸酸性比碳酸酸性强？1.二氧化碳通入下列各溶液中，不可 能产生沉淀的是 ()A.氯化钙溶液 石灰水 C.饱和碳酸钠溶液 硅酸钠溶液A2.2.下列说法正确的是：下列说法正确的是：A.A.硅的化学性质不活泼，在自

12、然界中可以以游离态存在。硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在。B.B.二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸。二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸。C.C.二氧化硅溶于水。二氧化硅溶于水。D.D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸。二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸。3.实验室配制好的硅酸钠溶液保存过程中变质的原因是实验室配制好的硅酸钠溶液保存过程中变质的原因是空气中的二氧化碳与硅酸钠溶液发生了反应空气中的二氧化碳与硅酸钠溶液发生了反应有白色胶状沉淀物生成有白色胶状沉淀物生成变质的现象是：变质的现象是：相应的化学方程式：相应的化学方程式：Na2SiO3CO2 H2O 2NaCl H2SiO

13、3B巩固练习巩固练习C下列变化中不能一步实现的是下列变化中不能一步实现的是A、Na2SiO3 H2SiO3B、H2SiO3 SiO2C、SiO2 H2SiO3D、SiO2 Na2SiO3 三、硅酸盐三、硅酸盐 Na2SiO3K(Al2Si3O10)(OH)2 K2O2Al2O36SiO22H2ONa2OSiO2要领：要领：两边原子个数守恒两边原子个数守恒，格式：活泼金属氧化物格式：活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物 SiO2H2O结构复杂结构复杂 种类繁多用种类繁多用二氧化硅和金属氧化物的形二氧化硅和金属氧化物的形式式表示其组成表示其组成如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐如何用氧化

14、物的形式表示下列硅酸盐石棉：石棉：CaMg3Si4O12长石：长石：KAlSi3O8普通玻璃：普通玻璃：CaNa2Si6O143MgOCaO4SiO2K2OAl2O36SiO2 Na2O CaO6SiO2巩固练习巩固练习现现代代建建筑筑离离不不开开玻玻璃璃的的装装饰饰和和采采光光雄伟的古建筑离不开陶瓷砖瓦雄伟的古建筑离不开陶瓷砖瓦二、玻璃二、玻璃纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英设备：设备：普通玻璃、有色玻璃（如，蓝玻璃、红玻普通玻璃、有色玻璃（如，蓝玻璃、红玻璃）、石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃。璃）、石英玻璃、光学玻璃、钢化玻璃。原料：原料：玻璃窑或玻璃熔炉玻璃窑或玻璃熔炉原理：原理：Na

15、Na2 2COCO3 3SiOSiO2 2=Na=Na2 2SiOSiO3 3COCO2 2高温高温CaCOCaCO3 3SiOSiO2 2=CaSiO=CaSiO3 3COCO2 2高温高温种类：种类：性质：性质：在一定温度范围内软化在一定温度范围内软化成分：成分：SiOSiO2 2、NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3 古埃及玻璃制品战国中晚期玻璃璧清乾隆白地套红玻璃双合瓶魏晋南北朝的玻璃钵魏晋南北朝的玻璃钵三、三、水泥水泥黏土、石灰石黏土、石灰石设备：设备：原料：原料：水泥回转窑水泥回转窑原理：原理：略略种类：种类：硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、防辐射水泥、彩色水泥、防辐射水泥、彩色水泥、快速水泥。快速水泥。新型陶瓷新型陶瓷人造骨人造骨即耐高温又耐低温的硅橡胶制品即耐高温又耐低温的硅橡胶制品