无机非金属材料的主角硅.ppt

第四章 非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角: 硅,带电子芯片的身份证,药品中的干燥剂,水晶,岩石土壤,我们生存的地球，她坚硬的地壳是由什么构成的？,构成岩石的主要成分是硅酸盐及硅的氧化物，约占地壳质量的90以上。,岩石,一、硅单质,1.Si在地壳中的存在形式？,2.在自然界中有无游离态的硅？为什么？,氧化物和硅酸盐,没有,硅是亲氧元素，氧化气氛包围的地球上，主要是跟氧结合。,3、硅的物理性质,色态：带有金属光泽的灰黑色固体，熔点：高（1410），硬度：大，质脆,4. 硅的结构 空间结构： 原子结构示意图：,正四面体，稳定,分析：既不易失电子，又不易得电子，主要形成+4价的化合物。,5. 硅的化学性质（不活泼）,高温下可与O2、Cl2发生反应,6、硅的用途,用途：半导体材料、光电池材料、信息技术材料,集成电路 晶体管 太阳能电池板,在当今的微电子工业中，大规模集成电路中最关键的材料是什么？,硅,原因：第三周期第A族，位置介于金属与非金属之间，是一种良好的半导体。,1. 存在：天然的SiO2 统称为-，在自然界中其存在晶形有-和-两大类。结晶的SiO2又叫-(包括 、 ） 2. 物理性质：,硅石,结晶形,无定形,石英,水晶,玛瑙,二、二氧化硅SiO2,固体,高（1610）,不溶,大,SiO2的这些性质是由什么决定的？,O,空间网状结构，很稳定,3.SiO2的化学性质：,（1）酸性氧化物的性质：,性质稳定，不活泼。,与水反应,与碱反应,与碱性氧 化物反应,CO2+2NaOH =Na2CO3+H2O,CO2+CaO=CaCO3,SiO2+2NaOH =Na2SiO3+H2O,CO2 + H2O = H2CO3,不反应,（2）不与酸反应（除氢氟酸以外）,4HF + SiO2 = SiF4+ 2H2O （复分解）,1、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？,1.玻璃的成分中含SiO2。 2. 玻璃中的SiO2会与NaOH溶液反应生成带 有粘性的物质Na2SiO3，会使瓶塞和瓶口粘在一起。 延伸：凡有碱性的溶液均用橡胶塞，其他溶液均用玻璃塞,方程式表示：SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,2、实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？,4HF+SiO2=SiF4+2H2O,该反应可用来雕刻玻璃,石英光导纤维,水 晶 制 品,化学仪器,4. SiO2 的用途,2、玻璃的主要成分之一就是SiO2，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是（ ） A. 烧碱 B、纯碱 C、氢氟酸 D、盐酸,C,1.下列物质间不能发生反应的是（ ） A.二氧化硅和氢氧化钾 B.石英和氢氟酸 C.二氧化硅和生石灰（加热） D.水晶和浓硫酸,D,三.硅酸(H2SiO3),硅酸是一种弱酸，酸性比碳酸弱，它不溶于水，浓度较大时，形成胶冻状的硅酸凝胶。,硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。,思考：二氧化硅难溶于水，那么，如何制得硅酸呢？,硅胶的用途：干燥剂、催化剂的载体、硅胶制品,【实验4-1】向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,滴入酚酞溶液呈红色,Na2SiO3呈碱性,Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 （胶体）+2NaCl,实验室制H2SiO3的方法,滴入盐酸后，溶液变为无色，有无色透明的凝胶产生,硅酸难溶于水,强酸制弱酸的原理,四、最简单的硅酸盐-Na2SiO3,一般硅酸盐的性质是 ， 通常用二氧化硅和金属氧化物形式表示硅酸盐的组成：如：CaMg3Si4O12 可写为： Na2SiO3的水溶液俗称 ， 溶于水；具有 。,多数不溶于水，化学性质很稳定,水玻璃,极易,1、 Na2SiO3的物理性质,2、 Na2SiO3的化学性质,粘性,思考：盛放Na2SiO3溶液的试剂瓶可以敞口保存吗？为什么？用化学方程式表示。,（按照元素活泼性排列）,燃烧,不燃烧,Na2SiO3水溶液具有阻燃性,3. Na2SiO3的用途,可做阻燃剂、木材防火剂、胶粘剂、肥皂填料、制硅胶,Na2SiO3 + CO2+H2O = H2SiO3（胶体） +Na2CO3 （变质原因也是实验室制硅酸的方法）,不可以，敞露在空气中容易变质，发生的反应如下：,四、硅酸盐产品及用途： 三大传统的硅酸盐产品- 陶瓷、玻璃、水泥,玻璃主要成分：Na2SiO3、 CaSiO3、 SiO2,制玻璃,反应物必须为固态,科学视野：新型陶瓷,、高温结构陶瓷 、压电陶瓷 、透明陶瓷 、超导陶瓷,性能：耐高温、耐氧化、耐磨蚀,四、小结,酸性氧化物，可与HF反应,水玻璃，可做木材防火剂，粘胶剂,难溶，酸性比碳酸弱，受热不稳定,【闯关练习】 1.下列说法正确的是（ ） ASiO2溶于水显酸性 BCO2通入水玻璃(硅酸钠的水溶液）可得硅酸 CSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸 DSiO2晶体中不存在单个SiO2分子,B D,不溶于水，酸性氧化物,除了氢氟酸,2、下列关于水玻璃的性质和用途的叙述不正确的是（ ） A这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀 B在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料 C木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质 3. 能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（ ） A. CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水 B. CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸 C. 高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2 D. 氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶 性硅酸盐溶液中生成硅酸沉淀,D,B,强酸制弱酸的原理,2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2