高一化学硅和二氧化硅课件

1、2021/8/51第二节第二节 硅和二氧化硅硅和二氧化硅2021/8/52原始陶冶大约一万年前出现在中国原始陶冶大约一万年前出现在中国.“.“陶陶”作为历作为历史上第一种人造材料成为人类摆脱蒙昧的标志史上第一种人造材料成为人类摆脱蒙昧的标志. .2021/8/53享有盛誉的中国古代陶瓷享有盛誉的中国古代陶瓷陶缸（新时器时代）陶缸（新时器时代）三彩马三彩马钧瓷（宋）钧瓷（宋）青花瓷盖罐（明）青花瓷盖罐（明）2021/8/541 1、硅的含量及存在形式、硅的含量及存在形式存在形式存在形式: :在自然界中在自然界中, ,没有游离态的硅没有游离态的硅, ,只有以只有以 化合态存在的硅。化合态存在的硅。

2、含量：在地壳中，它的含量仅次于氧，居第二位。含量：在地壳中，它的含量仅次于氧，居第二位。2021/8/552 2、硅的结构、硅的结构碳和硅的原子结构示意图碳和硅的原子结构示意图+62 4C+142 8 4Si晶体硅的结构晶体硅的结构2021/8/56硅的物理性质：硅的物理性质：1）晶体硅是灰黑色，有金属光泽，）晶体硅是灰黑色，有金属光泽， 硬而脆的固体硬而脆的固体2）熔、沸点高、硬度大）熔、沸点高、硬度大3）晶体硅是良好的半导体）晶体硅是良好的半导体3 3、硅的物理性质、硅的物理性质晶体硅晶体硅单晶硅单晶硅单质硅单质硅2021/8/574 4、硅的化学性质、硅的化学性质 性质性质SiSiC C

3、相相 似似 点点1 1、常温下化学、常温下化学 性质稳定性质稳定2 2、加热条件下都、加热条件下都 能与氧气反应能与氧气反应3 3、与、与H H2 2的反应的反应不不 同同 点点1 1、与某些酸的反应、与某些酸的反应2 2、与强碱反应、与强碱反应Si+OSi+O2 2=SiO=SiO2 2C+OC+O2 2=CO=CO2 2Si+4HF=SiFSi+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2 C+2HC+2H2 2SOSO4 4=CO=CO2 2+SO+SO2 2+2H+2H2 2O OSi+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2 不反应

4、不反应不反应不反应不反应不反应很困难很困难很困难很困难2021/8/58（1 1）与氟气反应：）与氟气反应：（2 2）与氢氟酸反应：）与氢氟酸反应：（3 3）与强碱溶液反应：）与强碱溶液反应：（4 4）与氯气反应：）与氯气反应：（5 5）与氧气反应：）与氧气反应：Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4 +2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2Si+2Cl2=SiCl4Si+O2=SiO2注：注：常温常温下下ClCl2 2、O O2 2、H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3等都不与硅起反应。等都不与硅起反应。2021/8/5976541882MLk382LK22

5、K1元元 素素 周周 期期 表表IAIIA0IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBII BIIIAIVAVIAVIIAVA铝铝硅硅锗锗锑锑钋钋砷砷碲碲砹砹2021/8/5105 5、硅的用途：、硅的用途： 集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料2021/8/511l高纯硅：半导体材料。集高纯硅：半导体材料。集成电路、晶体管、硅整流成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以器等半导体材料，还可以制成太阳能电池。制成太阳能电池。变压器铁芯（含硅变压器铁芯（含硅4%4%的钢有导磁性）的钢有导磁性）耐酸设备（含硅耐酸设备（含硅15%15%左右的钢有耐酸性）

6、左右的钢有耐酸性）制合金制合金2021/8/5125、制备、制备工业制粗硅：工业制粗硅：SiO2 粗硅粗硅 SiCl4 Si+C +Cl2 精馏精馏+H2高温高温高温高温高温高温SiO2+2C = 2CO +Si(含杂质的粗硅含杂质的粗硅)高温高温粗硅提纯：粗硅提纯：高温高温Si+2Cl2 = SiCl4高温高温生成的液态生成的液态SiClSiCl4 4经精馏、除硼、砷等，再用经精馏、除硼、砷等，再用H H2 2还原还原SiClSiCl4 4+2H+2H2 2=4HCl+Si(=4HCl+Si(纯度高的多晶硅纯度高的多晶硅) )2021/8/513二、二氧化硅二、二氧化硅1 1、COCO2 2

7、和和SiOSiO2 2的结构的结构O OC CSiOSiO2 2的晶体结构的晶体结构COCO2 2的晶体结构的晶体结构2021/8/514 二氧化碳是酸性氧化物，能溶于水形成二氧化碳是酸性氧化物，能溶于水形成 碳酸；那碳酸；那二氧化硅二氧化硅能溶于水形成硅酸吗？能溶于水形成硅酸吗？ 二氧化硅是不是酸性氧化物呢？二氧化硅是不是酸性氧化物呢？氢氧化钠溶液是用什么装置保存的，为氢氧化钠溶液是用什么装置保存的，为 什么？什么？氢氟酸能保存在玻璃瓶中吗？为什么？氢氟酸能保存在玻璃瓶中吗？为什么？思思 考考2021/8/5152 2、二氧化硅和二氧化碳性质比较、二氧化硅和二氧化碳性质比较 物物 质质物理物

8、理性质性质化化 学学 性性 质质状状 态态熔沸点熔沸点与水反应与水反应与与NaOHNaOH溶溶液反应液反应与碱性氧与碱性氧化物反应化物反应COCO2 2气态气态低低COCO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2COCO3 3COCO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2COCO3 3+2H+2H2 2O OCOCO2 2+CaO=CaCO+CaO=CaCO3 3SiOSiO2 2固态固态高高不反应不反应SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2O OSiOSiO2 2+CaO CaSiO+CaO CaSiO3 3高温高温与酸反应与

9、酸反应不与酸反应不与酸反应 SiO SiO2 2是是2021/8/516高温时：高温时：SiO2+CaO=CaSiO3高温高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温高温CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温干态干态下物质间的反应规律下物质间的反应规律: : 高沸点物质（高沸点物质（SiOSiO2 2）制低沸点物质（）制低沸点物质（COCO2 2） SiO2+2C=Si+2CO高温高温Na+KCl=NaCl+K高温高温2021/8/5173.3.二氧化硅的存在形式二氧化硅的存在形式硅石硅石玛瑙玛瑙石英石英硅藻土硅藻土水晶水晶4.4.二氧化硅的用途二氧化硅的用途 水晶制光学

10、仪器和工艺品水晶制光学仪器和工艺品 玛瑙制精密轴承和装饰品玛瑙制精密轴承和装饰品 石英表、石英钟石英表、石英钟 石英玻璃制化学仪器石英玻璃制化学仪器 制光导纤维制光导纤维 制普通玻璃制普通玻璃 作建筑材料作建筑材料2021/8/5182021/8/5192021/8/520中晚期玻璃中晚期玻璃璧璧光光导导纤纤维维玻璃仪玻璃仪器器石英玻璃石英玻璃钢化玻璃钢化玻璃满城汉玻璃耳杯满城汉玻璃耳杯光学玻璃器材光学玻璃器材彩彩 色色 玻玻 璃璃石石 英英 表表2021/8/521隋李静训墓出隋李静训墓出土的玻璃圆盒土的玻璃圆盒网纹玻璃杯网纹玻璃杯北宋玻璃杯北宋玻璃杯清乾隆白地套清乾隆白地套红玻璃双合瓶红玻

11、璃双合瓶魏晋南北玻璃钵魏晋南北玻璃钵2021/8/5222021/8/523二氧化硅和二氧化都是酸性氧化物，对应的酸二氧化硅和二氧化都是酸性氧化物，对应的酸分别是碳酸和硅酸，怎样用实验证明它们的酸分别是碳酸和硅酸，怎样用实验证明它们的酸性强弱？性强弱？阅读与思考阅读与思考向向NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中通入溶液中通入COCO2 2气体，会有什么气体，会有什么现象呢？现象呢？NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2SiOSiO3 3+ Na+ Na2 2COCO3 3方法方法: :2021/8/524三、碳酸和硅酸性质比较三、碳酸和硅酸性质比较

12、物质物质化学式化学式酸酐酸酐制法制法水溶性水溶性酸性比较酸性比较硅硅 酸酸碳碳 酸酸H H2 2SiOSiO3 3H H2 2COCO3 3SiOSiO2 2COCO2 2NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=H+2HCl=H2 2SiOSiO3 3 +2NaCl+2NaClCOCO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2COCO3 3难溶于水难溶于水溶于水溶于水H H2 2COCO3 3HH2 2SiOSiO3 32021/8/525(1)(1)硅酸：硅酸：硅酸、原硅酸都不溶于水，属于弱酸，硅酸、原硅酸都不溶于水，属于弱酸，其酸性比碳酸弱：其酸性比碳酸弱：Na2SiO3+CO2+2H2O

13、=Na2CO3+H4SiO4 H4SiO4=H2SiO3 +H2O (易易)(2)(2)硅酸盐：硅酸盐：多数不溶于水多数不溶于水(Na(Na2 2SiOSiO3 3易溶易溶) )以氧化物形式表示：以氧化物形式表示：Al2(Si2O5)(OH)4KAlSi3OxX=8K2OAl2O36SiO2(3)(3)水玻璃：水玻璃： 是一种矿物胶，做是一种矿物胶，做粘合剂粘合剂、防腐剂。、防腐剂。NaNa2 2SiOSiO3 3的水溶液的水溶液, ,是是无色粘稠无色粘稠的液体，的液体，硅酸及硅酸盐：硅酸及硅酸盐：2021/8/526氧化物的书写方法：氧化物的书写方法：较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅

14、二氧化硅水水氧化物前系数配置原则：氧化物前系数配置原则：活泼金属氧化活泼金属氧化物物 除氧元素外，其它元素按配置前后原子个除氧元素外，其它元素按配置前后原子个数守恒配置系数。数守恒配置系数。硅酸盐的表示方法硅酸盐的表示方法Na2SiO3Na2O SiO2Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3 2SiO2 2H2O顺序：顺序：2021/8/527如：如：KAlSi3OxX=8（1/2K2O1/2Al2O33SiO2）注意事项：注意事项：（1 1）氧化物之间以）氧化物之间以“”隔开；隔开；（2 2）系数配置出现分数应化为整数。）系数配置出现分数应化为整数。（K2OAl2O36SiO2）2021/

15、8/528阅读与思考阅读与思考新华网浙江频道新华网浙江频道4月月1日日电电 上世纪上世纪90年代，横县年代，横县板路乡广龙村许多村民板路乡广龙村许多村民到附近的泰富金矿打工。到附近的泰富金矿打工。然而，近两年不断有人然而，近两年不断有人患患“怪病怪病”死去。死去。 2021/8/529 2021/8/530硅及其化合物的转化关系硅及其化合物的转化关系SiO2SiO2HF或或F2SiF4NaOHNa2SiO3HFNaOH 或或Na2CO3CaCO3CaSiO3CH2SiO3NaOHH+或或CO2或或CaO2021/8/531已知硅与强碱氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：已知硅与强碱氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2现