《二氧化硅和硅酸》课件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 Si 从原子角度认识硅原子 原子结构 C Si既不易失去电子 也不易得到电子 所以 硅的化学性质不活泼 主要形成四价化合物 水晶 玛瑙 一 二氧化硅和硅酸 1 二氧化硅 1 存在和物性 2 SiO2的化学性质 酸性氧化物 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 2OH SiO32 H2O 1 实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞 NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3 使瓶塞部分粘结而无法打开 因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 想一想 图4 6实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶 特性SiO2 4HF SiF4 2H2O 氢氟酸 HF 是唯一能与SiO2反应的酸 氢氟酸 用于雕刻玻璃 保存于塑料瓶中 与盐反应 与碳单质反应 弱氧化性 SiO2 2C Si 2CO 高温 每1个Si原子周围结合4个O原子 Si在中心 O在四个顶角 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合 硅原子 SiO2正四面体 二氧化硅中硅原子与氧原子个数比为1 2 用SiO2来表示二氧化硅的组成 表示Si与O的原子个数比 不是分子式 是化学式 科学视野 二氧化硅的结构 CO2 H2O H2CO3 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O CO2 Na2O Na2CO3 CO2 CaO CaCO3 不反应 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 CaO CaSiO3 固态 熔点低 气态 熔点高 硬度大 SiO2 4HF SiF4 2H2O 人工降雨 灭火等 装饰 石英坩埚 光导纤维 比较 二氧化碳和二氧化硅 高温 3 二氧化硅的用途 石英研钵 光导纤维 坩埚 水晶 光导纤维 装饰 石英坩埚 光学纤维胃镜 2 硅酸 H2SiO3 酸性较弱 比碳酸的酸性还弱 H2SiO3是一种白色胶状物质 溶解度很小 白色沉淀 掌握 酸性强弱顺序HCl CO2 H2SiO3 1 实验4 1 制取原则 强酸制取弱酸 滴入酚酞后溶液变为红色 再滴入稀盐酸 溶液红色变浅至无色 同时有白色胶状物质产生 a Na2SiO3溶液呈碱性 b 可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸 c 先形成硅酸溶胶 后形成硅酸凝胶 d 静置则形成硅酸沉淀 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 胶体 SiO32 2H H2SiO3 胶体 SiO32 H2O CO2 CO32 H2SiO3 Na2SiO3 H2O CO2 Na2CO3 H2SiO3 想一想 用什么实验事实能够证明硅酸的酸性比碳酸弱 向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体 出现白色浑浊 即用H2CO3可制得H2SiO3 可证明H2SiO3的酸性比H2CO3弱 酸制取酸原则 较强酸制取较弱酸 高沸点制取低沸点 2 化学性质 弱酸性 只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 不稳定 受热易分解 3 用途 硅酸溶胶 经干燥脱水就形成硅酸干胶 称为 硅胶 常常用做干燥剂 二 硅酸盐 1 定义 硅酸盐是由硅 氧 金属元素组成的化合物的总称 2 性质 硅酸盐种类很多 大多数难溶于水 最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3 K2SiO3 3 表示方法 1 化学式法 适用于简单的硅酸盐如 Na2SiO3 K2SiO3 CaSiO3等 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 氧化物前系数配置原则 除氧元素外 其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数 硅酸钠 Na2SiO3Na2O SiO2硅酸钙 CaSiO3CaO SiO2高岭石 Al2 Si2O5 OH 4Al2O3 2SiO2 2H2O正长石 KAlSiO3不能写K2O Al2O3 3SiO2 应写成K2O Al2O3 6SiO2 2 氧化物法 资料卡片 4 硅酸盐在自然界的转化 硅酸盐矿石长期受到空气中的二氧化碳和水的侵蚀后 逐渐风化分解 生成的可溶物质随雨水流入江河 海洋 留下大量的黏土形成土壤胶体 因其表面积巨大且一般带负电 能吸附NH4 K 等营养离子 从而具有保肥能力 硅酸盐是如何具有保肥能力的 思考 5 硅酸钠 Na2SiO3 硅酸钠是白色固体 易溶于水 其水溶液俗称水玻璃 又称泡花碱 是一种无色粘稠的液体 是一种矿物胶 黏性很强 可以作黏胶剂和木材防火剂 水分蒸发后燃烧 水分蒸干后不燃烧 硅酸钠能防火 水不能防火 1 硅酸钠的物理性质 实验4 2 3 用途 可以作肥皂填料 还可以用做建筑 纸张的黏合剂和木材 织物的防腐剂及防火剂 与盐反应 与酸反应 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 CaCl2 Na2SiO3 CaSiO3 2NaCl 2 化学性质 三 无机非金属材料 1 玻璃 原料 纯碱 Na2CO3 石灰石和石英 SiO2 设备 玻璃窑 有关反应的化学方程式 Na2CO3 SiO2 Na2SiO3 CO2 CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2 主要成分 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 Na2O CaO 6SiO2 1 传统型硅酸盐材料 2 水泥 原料 黏土 石灰石 石膏 设备 回转窑石膏的作用 调节水泥硬化速度 3 陶瓷 原料 黏土为原料设备 陶瓷窑 新型无机非金属材料 新型陶瓷 高温结构陶瓷 压电陶瓷 透明陶瓷 超导陶瓷等 科学视野 新型无机非金属材料 特征 耐高温 强度高 具有电学性质 具有光学性质 具有生物功能 2 新型材料 1 具有特殊功能的含硅物质 碳化硅 SiC俗称金刚砂 具有金刚石的结构 硬度很大 用作砂纸 砂轮的磨料 硅钢 铁合金 导磁性良好 用作变压器铁芯 硅橡胶最好的既耐高温又耐低温的橡胶 分子筛具有均匀微孔结构的铝硅酸盐 2 新型结构陶瓷材料高温 压电 透明 超导 氧化铝陶瓷 人造刚玉 氧化铝 Al2O3 陶瓷 氮化硅 Si3N4 陶瓷 四 硅单质晶体硅是良好的半导体材料 1 硅的存在和状态 在自然界中硅元素只有化合态 无游离态 单质硅也有晶体硅和无定形硅 2 物理性质 单质硅是灰黑色 有金属光泽 硬而脆的固体 熔沸点较高 3 化学性质 在常温下 硅的化学性质不活泼 除氟气 氢氟酸和强碱外 硅不跟其他物质如氧气 氯气 硫酸 硝酸等起反应 即 4 工业制粗硅 SiO2 2C Si 2