4-1无机非金属材料的主角-硅.ppt

无机非金属材料的主角 硅 从沙滩到用户 晶体硅 有金属光泽 灰黑色 固体熔点高 硬度大 脆 二氧化硅 硅酸盐 地壳中含量26 3 约占地壳质量的90 以上 为什么构成岩石和矿物的基本元素是硅 氧48 6 硅26 3 铝7 73 铁4 75 钙3 45 钠2 74 钾2 47 镁2 00 氢0 16 其他1 20 硅的原子结构 因为硅和碳一样 其原子既不易失去又不易得到电子 主要形成四价的化合物 碳是构成有机物的主要元素 硅是构成岩石与许多矿物的基本元素 所以常温下 碳 硅单质的化学性质不活泼 Si C 晶体 晶体 无定形体 无定形体 单晶硅 金属光泽的灰黑色固体 良好的半导体材料 金刚石 石墨 煤 正四面体空间网状结构 正四面体空间网状结构 很高 很高 不活泼 亲氧性强 不活泼 正四面体空间网状结构 正四面体空间网状结构 存在形式 一 硅单质 Si 硅有晶体硅和无定形硅两种单质 1 物理性质 灰黑色 有金属光泽 硬而脆的固体 熔 沸点高 硬度大 晶体硅是良好的半导体 2 化学性质 常温下硅的化学性质不活泼 元素周期表 半导体 3 用途 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 硅的合金可用来制造变压器铁芯等 4 硅的工业制法 制粗硅 SiO2 2C Si 2CO 高温 用氧化还原反应的概念分析此反应 二 二氧化硅 SiO2 1 存在 天然的二氧化硅也叫硅石 石英晶体是结晶的二氧化硅 石英 水晶 玛瑙 水晶 红 蓝 宝石 Al2O3晶体 钻石 金刚石 碳 二氧化硅的晶体结构示意图 180 109 28 Si o 共价键 2 网状结构决定了SiO2具有优良的性质 天然SiO2 结晶 石英 无定形 硅藻土 纯净的SiO2晶体叫做水晶 具有彩色环带状或层状的叫玛瑙 3 性质 1 物理性质 坚硬难熔的固体 不溶于水 熔沸点高 2 化学性质 a 与氢氟酸反应 SiO2 4HF SiF4 2H2O b 与强碱溶液反应 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O c 与碱性氧化物反应 注意保存 思考 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 因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应 生成的硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起 思考 实验室中的HF溶液如何存放 塑料瓶 4 用途 光导纤维石英 耐高温化学仪器 石英电子表 石英钟水晶 电子工业的重要部件 光学仪器 高级工艺品和眼镜片玛瑙 精密仪器轴承 耐磨器皿和装饰品 二氧化硅的用途 二氧化硅的用途 光学纤维胃镜 用光导纤维做手术 不用开刀 二氧化硅的用途 三 硅酸 H2SiO3 1 制取 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 白色胶状 强酸制弱酸 2 性质 白色胶状 难溶 弱酸性 酸性H2SiO3 H2CO3 不能使指示剂变色 脱水形成硅胶 Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 Na2CO3 用作干燥剂 原理 讨论 如何制得硅酸 能用SiO2与水反应制得吗 由于SiO2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 溶液呈红色 加入盐酸溶液红色变浅并接近消失时 有透明的硅酸凝胶产生 硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的 Na2SiO3 2HCl H2SiO3 胶体 2NaCl 四 硅酸盐 硅酸盐是由硅 氧和金属组成的化合物的总称 硅酸钠 Na2SiO3 其水溶液俗称水玻璃 当水分蒸发后燃烧 当水分蒸发后不易燃烧 用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火 实验4 2 注意保存 硅酸盐的丰富性和多样性 人面鱼纹盆 陶瓷 砖瓦 陶瓷 陶都 江苏宜兴市瓷都 江西景德镇 水泥 以石