高一化学硅和二氧化硅.ppt

第二节 硅和二氧化硅 原始陶冶大约一万年前出现在中国.“陶”作为历 史上第一种人造材料成为人类摆脱蒙昧的标志. 享有盛誉的中国古代陶瓷 陶缸（新时器时代）三彩马 钧瓷（宋）青花瓷盖罐（明） 1、硅的含量及存在形式 存在形式:在自然界中,没有游离态的硅,只有以 化合态存在的硅。 含量：在地壳中，它的含量仅次于氧，居第二位。 2、硅的结构 碳和硅的原子结构示意图 晶体硅的结构 硅的物理性质： 1）晶体硅是灰黑色，有金属光泽， 硬而脆的固体 2）熔、沸点高、硬度大 3）晶体硅是良好的半导体 3、硅的物理性质 晶体硅 单晶硅单质硅 4、硅的化学性质 性质 SiC 相 似 点 1、常温下化学 性质稳定 2、加热条件下都 能与氧气反应 3、与H2的反应 不 同 点 1、与某些酸的反应 2、与强碱反应 Si+O2=SiO2 C+O2=CO2 Si+4HF=SiF4+2H2 C+2H2SO4=CO2+SO2+2H2O Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 不反应 不反应不反应 很困难很困难 （1）与氟气反应： （2）与氢氟酸反应： （3）与强碱溶液反应： （4）与氯气反应： （5）与氧气反应： Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+2Cl2=SiCl4 Si+O2=SiO2 注：常温下Cl2、O2、H2SO4、HNO3等都不与硅起反应。 7 6 5 4 18 8 2 M L k 3 8 2 L K 2 2K 1 元 素 周 期 表 I A II A 0 III B IV B V B VI B VII B VIIIIB II B III A IV A VI A VI IA V A 铝硅 锗 锑 钋 砷 碲 砹 5、硅的用途： 集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料 l高纯硅：半导体材料。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。 变压器铁芯（含硅4%的钢有导磁性） 耐酸设备（含硅15%左右的钢有耐酸性） 制合金 5、制备 工业制粗硅： SiO2 粗硅 SiCl4 Si +C +Cl2 精馏+H2 高温 高温 高温 SiO2+2C = 2CO+Si(含杂质的粗硅) 高温 粗硅提纯： 高温 Si+2Cl2 = SiCl4 高温 生成的液态SiCl4经精馏、除硼、砷等，再用H2还原 SiCl4+2H2=4HCl+Si(纯度高的多晶硅) 二、二氧化硅 1、CO2和SiO2的结构 SiO2的晶体结构 CO2的晶体结构 二氧化碳是酸性氧化物，能溶于水形成 碳酸；那二氧化硅能溶于水形成硅酸吗？ 二氧化硅是不是酸性氧化物呢？ 氢氧化钠溶液是用什么装置保存的，为 什么？ 氢氟酸能保存在玻璃瓶中吗？为什么？ 思 考 2、二氧化硅和二氧化碳性质比较 物 质 物理 性质 化 学 性 质 状 态 熔沸点 与水反应 与NaOH溶 液反应 与碱性氧 化物反应 CO2 气态 低 CO2+H2O=H2CO3 CO2+2NaOH=Na2CO3+2H2O CO2+CaO=CaCO3 SiO2 固态 高 不反应 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+2H2O SiO2+CaO CaSiO3 高温 与酸反应 不与酸反应 4HF+SiO4HF+SiO 2 2 =SiF=SiF 4 4 +2H+2H 2 2 OO SiO2是坚硬难熔的固体。有晶体和无定形两大类，晶体二氧化坚硬难熔的固体。有晶体和无定形两大类，晶体二氧化 硅叫石英、水晶，天然二氧化硅叫硅石、石英砂。硅叫石英、水晶，天然二氧化硅叫硅石、石英砂。 高温时： SiO2+CaO=CaSiO3 高温 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温 干态下物质间的反应规律: 高沸点物质（SiO2）制低沸点物质（CO2） SiO2+2C=Si+2CO 高温 Na+KCl=NaCl+K 高温 因此、不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如因此、不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如 NaOHNaOH、KOHKOH、NaNa 2 2 COCO 3 3 、NaNa 2 2 SiOSiO 3 3 等溶液。等溶液。 3.二氧化硅的存在形式 硅石玛瑙石英 硅藻土 水晶 4.二氧化硅的用途 水晶制光学仪器和工艺品 玛瑙制精密轴承和装饰品 石英表、石英钟 石英玻璃制化学仪器 制光导纤维 制普通玻璃 作建筑材料 中晚期玻璃 璧 光 导 纤 维 玻璃仪 器 石英玻璃 钢化玻璃 满城汉玻璃耳杯 光学玻璃器材 彩 色 玻 璃石 英 表 隋李静训墓出 土的玻璃圆盒 网纹玻璃杯 北宋玻璃杯 清乾隆白地套 红玻璃双合瓶 魏晋南北玻璃钵 玲珑瓷玲珑瓷 青花瓷青花瓷颜色釉瓷颜色釉瓷粉彩瓷粉彩瓷 雕塑瓷雕塑瓷 薄胎瓷薄胎瓷 二氧化硅和二氧化都是酸性氧化物，对应的酸 分别是碳酸和硅酸，怎样用实验证明它们的酸 性强弱？ 阅读与思考 向Na2SiO3溶液中通入CO2气体，会有什么 现象呢？ Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+ Na2CO3 方法: 三、碳酸和硅酸性质比较 物质 化学式 酸酐 制法 水溶性 酸性比较 硅 酸碳 酸 H2SiO 3 H2CO3 SiO2 CO2 Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl CO2+H2O=H2CO3 难溶于水溶于水 H2CO3H2SiO3 (1)硅酸： 硅酸、原硅酸都不溶于水，属于弱酸， 其酸性比碳酸弱： Na2SiO3+CO2+2H2O=Na2CO3+H4SiO4 H4SiO4=H2SiO3 +H2O (易) (2)硅酸盐：多数不溶于水(Na2SiO3易溶) 以氧化物形式表示：Al2(Si2O5)(OH)4 KAlSi3OxX=8K2OAl2O36SiO2 (3)水玻璃： 是一种矿物胶，做粘合剂、防腐剂。 Na2SiO3的水溶液,是无色粘稠的液体， 硅酸及硅酸盐： 氧化物的书写方法： 较活泼金属氧化物 二氧化硅水 氧化物前系数配置原则： 活泼金属氧化物 除氧元素外，其它元素按配置前后原子个 数守恒配置系数。 硅酸盐的表示方法 Na2SiO3 Na2OSiO2 Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3 2SiO2 2H2O 顺序： 如：KAlSi3Ox X=8 （1/2K2O1/2Al2O33SiO2） 注意事项： （1）氧化物之间以“”隔开； （2）系数配置出现分数应化为整数。 （K2OAl2O36SiO2） 阅读与思考 新华网浙江频道4月1日 电 上世纪90年代，横县 板路乡广龙村许多村民 到附近的泰富金矿打工。 然而，近两年不断有人 患“怪病”死去。 400400多人的良务屯有多人的良务屯有200 200多人在多人在 泰富金矿打工，大部分在粉尘区作泰富金矿打工，大部分在粉尘区作 业，其中又有相当一部分人患病。业，其中又有相当一部分人患病。 在泰富金矿打了在泰富金矿打了1010年工的文昌富，年工的文昌富， 20022002年发病后，就一直在家帮妻子年发病后，就一直在家帮妻子 和儿媳妇做些家务。和儿媳妇做些家务。“ “在满是灰尘环在满是灰尘环 境下，连一只口罩都没有，一干就境下，连一只口罩都没有，一干就 是是1010多个小时。多个小时。20022002年在工地的时年在工地的时 候就感冒、咳嗽，后来到灵山县去候就感冒、咳嗽，后来到灵山县去 检查，说是得了肺气肿，治了一个检查，说是得了肺气肿，治了一个 月不见好，又到横县检查，被诊断月不见好，又到横县检查，被诊断 为肺结核，服了一年多药，还不见为肺结核，服了一年多药，还不见 好转。好转。 金矿制造民工灰色人生金矿制造民工灰色人生 “怪病怪病” ”折磨广西一村庄折磨广西一村庄 硅及其化合物的转化关系 Si O2 SiO2 HF 或F2 SiF4 NaOH Na2SiO3 HF NaOH 或Na2CO3 CaCO3 CaSiO3 C H2SiO3 NaOH H+或CO2 或CaO 已知硅与强碱氢氧化钠溶液反应的化学方程式为： Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 现把11.5g钠和4.2g硅同时投入100g水中，在标况下 收集到H2多少L？（提示：与Si