【中国大英博物馆】含硅矿物与信息材料

1、第三单元第三单元硅元素在地壳中的含量硅元素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、约占地壳总量的石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上以上。硅酸盐矿物与硅酸盐产品页岩滑石云母白云石一、硅酸盐矿物一、硅酸盐矿物砂岩一、硅酸盐矿物一、硅酸盐矿物锆石ZrSiO4红柱石Al2SiO5钙铝石榴子石Ca3Al2Si3O12镁橄榄石Mg2SiO4和田玉Ca2Mg5(OH)2(Si4O11)2 用氧化物形式表示硅酸盐一、硅酸盐矿物一、硅酸盐矿物活泼金属氧化物活泼金属氧化物 不活泼金属氧化不活泼金属氧化物物 SiOSiO2 2 H H2 2

2、O ONa2OCaO6SiO2硅酸钠：硅酸钠： Na2SiO3 Na2OSiO2石棉：石棉：CaMg3Si4O12长石：长石：KAlSi3O8普通玻璃：普通玻璃： CaNa2Si6O14CaO3MgO4SiO2K2OAl2O36SiO2用氧化物形式表示硅酸盐一、硅酸盐矿物一、硅酸盐矿物高岭土Al2Si2O5(OH)4白云母K2Al6Si6(OH)8O18钾长石KAlSi3O8Al2O3 2SiO2 2H2OK2O 3Al2O3 6SiO2 4H2OK2O Al2O3 6SiO2二、硅酸盐产品二、硅酸盐产品1、陶瓷土器、陶器、炻器、瓷器土器、陶器、炻器、瓷器传统陶瓷厨房用具卫生用具艺术品先进陶瓷

3、烧蚀材料压电陶瓷高压钠灯电子神鼻纳米陶瓷土器享有盛誉的中国古代陶瓷享有盛誉的中国古代陶瓷陶器炻器汝哥钧定瓷器官二、硅酸盐产品二、硅酸盐产品2、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3）可溶于水，水溶液俗称可溶于水，水溶液俗称“水玻水玻璃璃”(大多数硅酸盐的结构大多数硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水很复杂，一般都不溶于水。)建筑行业常用黏合剂建筑行业常用黏合剂木材、纺织品防火防腐木材、纺织品防火防腐鸡蛋保鲜鸡蛋保鲜SiO32- +2H+ =H2SiO3SiO32- +CO2+H2O= H2SiO3+CO32- 实质：实质： SiO32- +2H+ +H2O=H4SiO4(原硅酸原硅酸)H4SiO4=H

4、2O+ H2SiO3 (干胶干胶)化学性质：化学性质：与盐酸反应：与盐酸反应：与与CO2反应：反应：SiO32- +2 CO2+2H2O= H2SiO3+2HCO3-硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为称为“硅胶硅胶”。 硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作硅胶多孔，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，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也可以用作催化剂的载体。二、硅酸盐产品二、硅酸盐产品2、玻璃、玻璃石英石英(SiO2)、纯碱、石灰纯碱、石灰石石玻璃熔炉玻璃熔炉高温高温Na2O CaO 6SiO2原原 料：料：设设 备：

5、备：条条 件：件：主要成分：主要成分：主要化学反应：主要化学反应：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温 问题问题 这两个反应是否违反了复分解反应规这两个反应是否违反了复分解反应规律？律？ 复分解反应规律仅适用于复分解反应规律仅适用于溶液溶液，不，不能套用于能套用于高温高温条件下的反应。条件下的反应。普通玻璃钢化玻璃成分相同石英玻璃(SiO2)有色玻璃变色玻璃玻璃微珠玻璃钢二、硅酸盐产品二、硅酸盐产品3、水泥（2）用途：建筑材料混凝土水泥沙浆（1）特性：水硬性（3）普通硅酸盐水泥工业制法： 原料：黏土（铝硅酸盐）、石灰石 设备：水泥回

6、转窑 条件：高温 添加剂：石膏（调节水泥硬化速度）二、硅酸盐产品二、硅酸盐产品5、分子筛小结：硅在自然界的含量和存在形式 用氧化物形式表示硅酸盐几种常见硅酸盐产品的性质和用途水泥玻璃陶瓷硅酸盐产品硅酸盐产品硅酸盐工业硅酸盐工业问题：什问题：什么是硅酸么是硅酸盐工业？盐工业？硅酸盐矿物与硅酸盐产品硅酸盐矿物与硅酸盐产品以含硅以含硅物质为原料制得硅酸盐产品的工业以含硅物质为原料制得硅酸盐产品的工业硅酸盐产品简介：硅酸盐产品简介：产品产品 主要原料主要原料主要设备主要设备反应反应条件条件主要反应或主要主要反应或主要成分成分主要主要性质性质水泥水泥粘土、石粘土、石灰石灰石 (石石膏膏)适量适量水泥回水

7、泥回转窑转窑高温高温硅酸三钙：硅酸三钙：3CaOSiO2硅酸二钙：硅酸二钙：2CaOSiO2铝酸三钙：铝酸三钙：3CaOAl2O3水水硬硬性性玻璃玻璃 纯纯 碱碱石灰石石灰石石石 英英 玻璃窑玻璃窑高温高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2成分：成分：Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO2 作业：课本P831、6、7作业本硅矿山硅矿山硅石硅石二、二氧化硅性质二、二氧化硅性质1 1、物理性质：、物理性质：熔沸点很高，硬度很大，熔沸点很高，硬度很大，不溶于水的固体不溶于水的固体.2 2、化学性质：、化学性质： 化学性质很稳定，不活泼，化学性

8、质很稳定，不活泼，除氢氟酸除氢氟酸外不与其它酸反应，但能与碱性氧化物或外不与其它酸反应，但能与碱性氧化物或强碱反应，属酸性氧化物。强碱反应，属酸性氧化物。 化合物化合物化学性质化学性质二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅(SiO(SiO2 2) )相相同同点点 酸酸性性氧氧化化物物与碱性氧化与碱性氧化物反应物反应与强碱反应与强碱反应 与水反应与水反应CO2+CaO= CaCO3 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 与氢氟酸不反应与氢氟酸不反应 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O不反应不反应SiO2+4HF= SiF4 +2H2O SiO2+CaO = CaSiO3 高温高温弱氧化性

9、弱氧化性CO2+C = 2CO高温高温SiO2+2C = Si+2CO高温高温特殊性特殊性(CO2)CO2+H2O H2CO3 小结小结: 防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2与与NaOH溶液反溶液反应生成有粘性的应生成有粘性的Na2SiO3，使瓶塞和使瓶塞和瓶口粘在一起。瓶口粘在一起。【 讨论：讨论： 】 为什么实验室中盛放碱为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？玻璃塞？( (玻璃中含有玻璃中含有SiOSiO2 2) )实验实验: 向饱和向饱和Na2SiO3溶液中滴入稀盐酸溶液中滴入稀盐酸现象现象结论结论方程式方程式 滴入盐酸有透明的硅酸凝胶滴入盐酸有透明的

10、硅酸凝胶产生产生 硅酸难溶于水硅酸难溶于水,酸性比盐酸弱酸性比盐酸弱Na2SiO3+2HCl = H2SiO3+2NaCl探究：探究：如何利用如何利用SiO2制取硅酸？写出制取硅酸？写出相应的化学方程式。相应的化学方程式。硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱(2)Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3(3)或或Na2SiO3+2HCl = H2SiO3+2NaCl(1) SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O制取含氧酸的常用方法有哪些？制取含氧酸的常用方法有哪些？以二氧化硅为原料制取硅酸以二氧化硅为原料制取硅酸: 实验室能否用二氧化硅能

11、与水反应制取硅酸？实验室能否用二氧化硅能与水反应制取硅酸？探究：探究：如何利用如何利用SiO2制取硅酸？制取硅酸？装饰品装饰品石英坩埚石英坩埚光导纤维光导纤维石英手表石英手表光学仪器光学仪器精密仪器轴承精密仪器轴承耐磨器皿耐磨器皿SiO2二氧化硅的用途二氧化硅的用途(3)归纳出硅的化学性质，归纳出硅的化学性质，与碳的化学性质有什么相同点和不同点。与碳的化学性质有什么相同点和不同点。阅读课文阅读课文P82最后一段及最后一段及P83的内容，的内容，思考以下问题思考以下问题:(1)硅元素在自然界中的存在形式硅元素在自然界中的存在形式,(2)工业上高纯度的硅是如何制取的？工业上高纯度的硅是如何制取的？

12、(2)单质硅的主要物理性质？单质硅的主要物理性质？(4)单质硅的主要用途。单质硅的主要用途。硅的制取硅的制取制取纯硅制取纯硅:Si+2Cl2 = SiCl4 SiCl4+2H2 = Si+4HCl硅晶片生产硅熔炉高温高温粗硅粗硅在高温下跟在高温下跟氯气氯气 反应反应生成一种液态物质。经蒸生成一种液态物质。经蒸馏提纯后，再用馏提纯后，再用氢气氢气还原还原制得制得纯硅纯硅。高温制取粗硅制取粗硅:SiO2+2C = Si+2CO3 3、化学性质：、化学性质：常温比较稳定，与氧气、氯气、硝酸、硫常温比较稳定，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等物质都很难发生反应，但能与氟气、氢氟酸等物质都很难发生反应，但能与氟

13、气、氢氟酸、强碱反应。酸、强碱反应。在加热时能跟在加热时能跟O2等物质发生反应。等物质发生反应。 Si+O2=SiO2Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2C、下列物质的主要成分不是、下列物质的主要成分不是SiO2的是的是 （ ）A、石英、石英 B、水晶、水晶 C、金刚砂、金刚砂 D、玛瑙、玛瑙、下列物质不与水反应的是（）、下列物质不与水反应的是（）A A、CaOCaO B B、COCO2 2 C C、SiOSiO2 2 D D、SOSO2 2C、下列试剂的存放方法，正确的是：（、下列试剂的存放方法，正确的是：（ ）A A氢氧化钠、纯碱以及水玻璃要存氢氧化钠、纯碱以及水玻璃要存 放在带磨砂玻璃塞的试剂瓶中放在带磨砂玻璃塞的试剂瓶中B B氢氟酸盛放在棕色玻璃试剂瓶氢氟酸盛放在棕色玻璃试剂瓶C C液溴盛放在棕色广口瓶中液溴盛放在棕色广口瓶中D D氯水盛放在棕色细口瓶中氯水盛放在棕色细口瓶中 D、将固态的氢氧化钠加热至熔融状态，可选将固态的氢氧化钠加热至熔融状态，可选用的器皿是用的器皿是 ( ) ( ) A.A.铁坩埚铁坩埚 B.B.石英坩埚石英坩埚C.C.石墨坩埚石墨坩埚 D. D. 蒸发