硅和二氧化硅

1、玛瑙玛瑙:有彩色有彩色环带状或层状环带状或层状的二氧化硅的二氧化硅http:/www.e- 沙子沙子1 1了解硅在自然界的含量、存在，了解硅的物理性质、了解硅在自然界的含量、存在，了解硅的物理性质、制备、用途，掌握硅的化学性质。制备、用途，掌握硅的化学性质。2 2了解二氧化硅的结构、物理性质、化学性质和用途。了解二氧化硅的结构、物理性质、化学性质和用途。3 3掌握硅酸的制备和性质，了解硅胶的成分和用途。掌握硅酸的制备和性质，了解硅胶的成分和用途。4 4了解硅酸盐的概念、组成及表示方法，以硅酸钠为例了解硅酸盐的概念、组成及表示方法，以硅酸钠为例掌握硅酸盐的性质，了解硅酸盐的用途和硅酸盐工业。掌握

2、硅酸盐的性质，了解硅酸盐的用途和硅酸盐工业。 5 5了解硅及其化合物在信息技术、材料科学等领域的应了解硅及其化合物在信息技术、材料科学等领域的应用。用。【学习目标】【学习目标】【学习重点】【学习重点】二氧化硅的化学性质和用途二氧化硅的化学性质和用途阅读自学、实验探究、类比、归纳结论阅读自学、实验探究、类比、归纳结论【学习方法】【学习方法】岩岩石石岩岩石石硅元素是组成地壳（矿物和岩石）的主要元素，有地球硅元素是组成地壳（矿物和岩石）的主要元素，有地球“骨骼骨骼”之称。之称。硅无游离态，只有化合态硅无游离态，只有化合态，它主要以含，它主要以含氧酸盐矿石存在。氧酸盐矿石存在。硅的氧化物及硅酸盐构成了

3、地壳中大硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子、土壤，它们约占地壳质量的部分的岩石、沙子、土壤，它们约占地壳质量的90%以以上。上。沙子沙子土壤土壤http:/www.e- 画出碳和硅的原子结构示意图画出碳和硅的原子结构示意图 结论：硅与碳结构相似，结论：硅与碳结构相似，在反应中，硅在反应中，硅既不易失既不易失去电子去电子，也，也不易得到电子，不易得到电子，主要形成主要形成+4+4价价的共价的共价化合物。化合物。 硅在自然界中硅在自然界中硅无游离态，只有化合态硅无游离态，只有化合态，主要以主要以二氧化硅二氧化硅及及硅酸盐硅酸盐的形式存在。的形式存在。硅石硅石结晶形（结晶形（石英石英）

4、无定形：无定形：硅藻土硅藻土无色透明无色透明彩色环带或层状彩色环带或层状玛瑙玛瑙水晶水晶一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅、二氧化硅 硅藻土硅藻土 本质上是含水的无定形二氧化本质上是含水的无定形二氧化硅，硅，优质的天然硅藻土优质的天然硅藻土SiO2含量一含量一般在般在70%以上以上 硅藻土硅藻土,是被称之为硅藻的单细胞植物死亡后经过是被称之为硅藻的单细胞植物死亡后经过1至至2万年左右的堆积期万年左右的堆积期,形成的一种化石性的硅藻堆形成的一种化石性的硅藻堆积土矿床积土矿床.硅藻土是一种生物化学沉积岩；由硅藻硅藻土是一种生物化学沉积岩；由硅藻的细胞壁沉积而成的细胞壁沉积而成.硅藻土

5、由无定形的硅藻土由无定形的SiO2组成组成,并并含有少量含有少量Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3及有机杂质。及有机杂质。 硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色,质软，多孔而轻质软，多孔而轻,工工业上常用来作为保温材料、过滤材料、填料、研业上常用来作为保温材料、过滤材料、填料、研磨材料、水玻璃原料、脱色剂及催化剂载体等磨材料、水玻璃原料、脱色剂及催化剂载体等. （1 1）存在：结晶型和无定型）存在：结晶型和无定型（2 2）应用：）应用：光导纤维光导纤维、光学仪器、电子仪器、光学仪器、电子仪器、工艺品（水晶、玛瑙）、石英玻璃、工艺品（水晶、玛瑙）、石英玻璃、玻璃原料和建筑材料

6、玻璃原料和建筑材料一、二氧化硅一、二氧化硅1 1、二氧化硅、二氧化硅（3）二氧化硅的物理性质：）二氧化硅的物理性质：固态，固态， 熔点高，熔点高， 硬度大，硬度大， 不溶于水不溶于水水晶水晶:无色透明的无色透明的二氧化硅二氧化硅晶体晶体玛瑙玛瑙:有彩色环带状有彩色环带状或层状的二氧化硅或层状的二氧化硅水晶水晶180109.5Sio共价键共价键正四面体三维空间延伸网状结构2、二氧化硅的结构、二氧化硅的结构Si和和O按按比例组成的比例组成的SiO2平面结构平面结构SiO2立体结构立体结构SiO2空间构型空间构型OSiO的夹角为的夹角为1090282、二氧化硅的结构、二氧化硅的结构讨论：讨论： 为什

7、么实验室中盛为什么实验室中盛放放碱液碱液的试剂瓶要用橡的试剂瓶要用橡皮塞而皮塞而不能用玻璃塞不能用玻璃塞（玻璃中含有（玻璃中含有SiOSiO2 2）？）？用氢氟酸用氢氟酸“刻刻”出的出的 玻璃工艺品玻璃工艺品z.x.x.kz.x.x.k（4）二氧化硅的化学性质：）二氧化硅的化学性质： 酸性氧化物 SiO2的化学特性：与氢氟酸反应24 2SiO2+CaO CaSiO3高温高温SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O SiO2+H2O 不反应不反应其溶液俗称水其溶液俗称水玻璃玻璃.有粘性有粘性用氢氟酸用氢氟酸“雕刻雕刻”玻璃玻璃氧化性2 高温高温物物 质质二氧化硅二氧化硅(SiO(SiO2 2

8、) ) 二氧化碳二氧化碳(CO(CO2 2) )与水反应与水反应与酸反应与酸反应与碱反应与碱反应与碱性氧化物与碱性氧化物反应反应与碳反应与碳反应SiO2与与CO2化学性质的比较化学性质的比较 222322222232=24 2223222232 高温高温高温高温高温高温(1)、制光导纤维、制光导纤维(高性能通信材料高性能通信材料),硅晶体硅晶体(半导体材料半导体材料)(2)、制玻璃、制玻璃(3)、建筑材料（沙子、建筑材料（沙子)4、二氧化硅的用途、二氧化硅的用途(4)、各种石英制品、各种石英制品实验实验4-14-1：在试管中加入：在试管中加入3-5ml3-5ml饱和饱和NaNa2 2SiOSi

9、O3 3溶液，溶液，滴入滴入1-21-2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置，观察现象。失时停止。静置，观察现象。 现象现象结论结论方程式方程式滴入酚酞溶液呈红色滴入酚酞溶液呈红色滴入盐酸有硅酸凝胶产生滴入盐酸有硅酸凝胶产生Na2SiO3溶液呈碱性溶液呈碱性 硅酸难溶于水硅酸难溶于水Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl2.硅酸硅酸(H2SiO3)实验探究：实验探究： 硅酸是一种硅酸是一种比碳酸还要弱比碳酸还要弱的酸，的酸，请请设计一个简单实验，证明硅酸的

10、酸设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱。性比碳酸弱。 把把CO2通入通入Na2SiO3溶液中，观察溶液中，观察发生的现象？发生的现象？Na2SiO3+CO2+H2O = H2SiO3 +Na2CO3 或或Na2SiO3+CO2（过量）（过量）+2H2O = H2SiO3 + 2NaHCO3硅胶用途：硅胶用途：用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂 硅酸凝胶硅酸凝胶经干燥脱水经干燥脱水后得到多孔后得到多孔的硅酸干凝的硅酸干凝胶，称为胶，称为“硅胶硅胶”。Na2SiO3+2HCl+H2O = H4SiO4 + 2NaCl原硅酸原硅酸 H2SiO3 +H

11、2O3、用途：、用途：硅胶用作干燥剂和催化剂的载体硅胶用作干燥剂和催化剂的载体2、硅酸的性质：、硅酸的性质：酸性酸性:HClH2CO3H2SiO3思考思考:如何用实验证明如何用实验证明HClH2CO3H2SiO3 ?白色胶状难溶白色胶状难溶弱酸性（但不能使指示剂变色）弱酸性（但不能使指示剂变色）H2SiO3+2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O思考：二氧化硅不溶于水，不与水反应，如思考：二氧化硅不溶于水，不与水反应，如何从二氧化硅来制备何从二氧化硅来制备H H2 2SiOSiO3 3？SiO2Na2SiO3H2SiO3NaOH溶液溶液稀盐酸稀盐酸1、硅的物性、硅的物性灰黑色固体，金属光

12、泽，硬度大，熔沸点很高灰黑色固体，金属光泽，硬度大，熔沸点很高(1410,2355)半导体半导体.晶体硅与金刚石的结构性相似晶体硅与金刚石的结构性相似2、硅的化性、硅的化性与碳相似与碳相似,难得失电子难得失电子,化性不活泼化性不活泼,很稳定很稳定,常温能跟常温能跟F2、HF、强碱反应、强碱反应.其它一般难反应其它一般难反应三、单质硅三、单质硅以以还原性为主。还原性为主。 Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+O2=SiO24、用途：重要的半导体材料、用途：重要的半导体材料SiCl4+2H2=Si+4HClSi+2Cl2=

13、SiCl43、制取、制取SiO2+2C=Si+2CO高温高温高温高温（粗硅）（粗硅）硅的抗酸性能强，不与硫酸和硝酸反应硅的抗酸性能强，不与硫酸和硝酸反应.（常温下是液态）（常温下是液态）集成电路集成电路硅单质硅单质太阳能硅板发电的原理太阳能硅板发电的原理光子的能量传递给了硅原子，使电光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子集聚子发生了跃迁，成为自由电子集聚形成了电位差，当外部接通电路时，形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：这个过程的实质是：光子能

14、量转换光子能量转换成电能的过程。成电能的过程。-单质硅有单质硅有_硅和硅和_硅两硅两种。晶体硅的结构与种。晶体硅的结构与_相似，相似，物理性质有物理性质有_。晶。晶体硅是良好的体硅是良好的_材料；硅是人材料；硅是人类将类将_能转换为能转换为_能的能的常用材料。常用材料。晶体晶体无定形无定形金刚石金刚石灰黑色固体，有金属光泽，熔点高，硬度大，质脆灰黑色固体，有金属光泽，熔点高，硬度大，质脆半导体半导体太阳太阳电电隔绝空气，保存在细口带隔绝空气，保存在细口带的试剂瓶中。的试剂瓶中。2 2、传统无机非金属材料、传统无机非金属材料-硅酸盐材料硅酸盐材料玻璃玻璃水泥水泥陶瓷陶瓷制玻璃的原料：制玻璃的原料

15、： CaCO3 、 Na2CO3、 SiO2或：或： Na2OCaO6SiO2SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 高温高温SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 高温高温抄抄SiO2、Na2SiO3、CaSiO3熔合熔合石灰石、纯碱、石英石灰石、纯碱、石英特性特性成分：成分：原料：原料：成分：成分：特性：特性：设备：设备：划课本划课本P78石灰石、粘土石灰石、粘土水泥回转窑水泥回转窑3CaOSiO3CaOSiO2 2 2CaOSiO2CaOSiO2 23CaOAl3CaOAl2 2O O3 3水硬性水硬性粘土粘土陶瓷窑陶瓷窑复杂成分复杂成分抗氧化、酸碱等抗氧化、

16、酸碱等粘土有关知识：粘土有关知识：(1)种类多种类多,成分复杂成分复杂,但主要成分为铝硅酸盐但主要成分为铝硅酸盐.(2)高岭土是比较纯的粘土高岭土是比较纯的粘土(3)粘土有可塑性和粘性粘土有可塑性和粘性,是制备水泥、是制备水泥、陶瓷、砖瓦、等耐火材料的主要原料陶瓷、砖瓦、等耐火材料的主要原料新型陶瓷新型陶瓷光导纤维光导纤维超导陶瓷超导陶瓷压电陶瓷压电陶瓷透明陶瓷透明陶瓷氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷3、新型无机非金属材料、新型无机非金属材料高温结构陶瓷高温结构陶瓷硅酸钠：硅酸钠：Na2SiO3可以写成可以写成高岭石：高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4钙长石：钙长石：CaAl2Si

17、O6Al2O3 2SiO2 2H2OCaO Al2O3 SiO2Na2O SiO2 硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，故常用硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，故常用二氧化硅和金属二氧化硅和金属氧化物氧化物的形式来表示其组成。的形式来表示其组成。 表示方法：金属元素氧化物写在前面，再写表示方法：金属元素氧化物写在前面，再写SiO2，最后写，最后写H2O；氧化物之间用；氧化物之间用“”隔开。隔开。4、硅酸盐组成表示表示方法、硅酸盐组成表示表示方法要领：要领：两边原子个数守恒两边原子个数守恒l格式：金属氧化物格式：金属氧化物 二氧化硅二氧化硅 水水l顺序：金属按活动顺序表顺序：金属按活动顺序表普通玻璃：普通玻璃：Na2CaSi6O14钾云母：钾云母：K2H4Al6Si6O24Na2O CaO SiO2K2O Al2O3 SiO2 H2O例例9.(1)将下列