材料家族中的元素.ppt

第1节硅无机非金属材料 第4章材料家族中的元素 光导纤维 水晶制品 硅元素 silicon 在地壳中的含量 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石 沙子和土壤 约占地壳总量的90 以上 问题 1硅以什么形态存在于自然界中 2硅单质有几种同素异形体 3硅的导电性怎样 1 只有化合态 无游离态 在地壳中含量居第二位 2 两种同素异形体 晶体硅和无定行硅 3 导电性介于导体和绝缘体之间 硅单质的图片 一 认识硅1 单质硅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 是良好的半导体材料 最外层电子数是4 碳也是 思考2 碳 硅原子主要显几价 正四价 4价 思考1 硅原子原子核外电子排布情况是怎样的 我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同 2 化学性质 常温下不活泼 1 常温下 知识介绍 Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 注 其它氧化剂 如Cl2 O2 H2SO4 HNO3等常温下都不与硅起反应 2 在高温或加热条件下 硅的化学性质比较活泼 能与O2 Cl2 H2等非金属单质反应 Si 2H2 SiH4 高温 3 用途 晶体硅的导电性介于导体和半导体之间 是良好的半导体材料 硅是信息技术的关键材料 硅太阳能电池 电脑的中央处理器 CPU 硅钢导磁性良好 用作变压器铁芯 4 工业制粗硅 粗硅提纯 Si 2Cl2 SiCl4 SiCl4 2H2 Si 4HCl 高温 高温 二氧化硅 SiO2 二氧化硅广泛存在于自然界中 与其他矿物共同构成了岩石 天然二氧化硅也叫硅石 是一种坚硬难熔的固体 硅石 硅矿山 二 二氧化硅与光导纤维 硅石 玛瑙 水晶 石英 SiO2是硅最重要的化合物 天然存在的叫硅石 有晶体和无定形两大类 硅石 晶体 石英 无定形 硅藻土 水晶 玛瑙 石英是结晶的二氧化硅 包括水晶 无色透明 和玛瑙 彩色 沙子中含有小粒的石英晶体 一 SiO2 水晶 玛瑙 玛瑙 水晶 晶体二氧化硅 硅藻土由硅藻的细胞壁沉积形成 呈浅黄色或浅灰色 广泛用做催化剂的载体及绝缘材料 全国10个省 区 有硅藻土矿产出 仅次于美国 居世界第2位 在地区分布上 以吉林最多 占全国储量的54 8 云南 福建 河北等地次之 无定形二氧化硅 纯的二氧化硅是无色 坚硬难熔的固体 熔沸点比较高 不溶于水 硬度比较大 1 物理性质 二 二氧化硅 二氧化硅 Si O SiO2是正四面体的空间网状结构 因此性质很稳定 2 化学性质 不与水反应 SiO2 CaO CaSiO3 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 高温 是酸性氧化物具有酸性氧化物的通性 与碱及碱性氧化物反应 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 防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3 使瓶塞和瓶口粘在一起 Na2SiO3俗称 泡花碱 易溶于水 其水溶液俗名 水玻璃 是一种矿物胶 可做黏合剂 不与酸反应 除氢氟酸以外 SiO2 4HF SiF4 2H2O 在高温下与碳酸盐的反应 SiO2 Na2CO3 CO2 Na2SiO3 高温 SiO2 CaCO3 CO2 CaSiO3 高温 你知道吗 玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系 弱氧化性 SiO2 2C Si 2CO 高温 工业上用此反应制备粗硅 这就是 从沙滩到用户 3 二氧化硅的用途由于SiO2具有优良的物理化学性能 加上SiO2在自然界的广泛存在 因此从古到今都被人类广泛地应用 石英制品 水晶制品 硅酸 H2SiO3 和原硅酸 H4SiO4 是不溶于水且比碳酸酸性还弱的弱酸 其酸酐都是SiO2 原硅酸是一种白色胶状物质 硅酸是白色粉末状固体 都不溶与水 硅酸和原硅酸均不稳定 易分解 原硅酸在干燥空气中分解生成硅酸 硅酸加热分解生成SiO2 H4SiO4 H2SiO3 H2O H2SiO3 SiO2 H2O 硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶 称为 硅胶 用途 硅胶多孔 吸附水份能力强 常用作实验室和袋装食品 瓶装药品等的干燥剂 也可以用作催化剂的载体 硅酸的酸性比盐酸弱 那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢 实验 将CO2通入Na2SiO3溶液中 现象 透明的硅酸凝胶生成 方程式 Na2SiO3 H2O CO2 H2SiO3 Na2CO3 你的结论 硅酸是一种很弱的酸 酸性比碳酸还弱 练习 1 能溶解硅且能放出氢气的是 A 浓盐酸B 稀硫酸C 氢氟酸D 浓烧碱 CD 2 下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是 C A HF溶液B KOH溶液C 盐酸D 水玻璃 课堂练习 3 下列说法正确的是 A SiO2是酸性氧化物 所以可以和碱反应 不和任何酸反应 B CO2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸C SiO2对应的酸有不同的组成D SiO2跟水反应可得硅酸 BC 4 在多年使用的厨房里 久未更换的玻璃往往失去光泽 严重的还会形成白色斑点 这种现象化学上叫做 碱析 产生碱析的化学方程式为 解析 玻璃的主要成分有Na2SiO3 CaSiO3和SiO2 厨房中CO2 H2O g 浓