【化学课件】第一节硅ppt课件.ppt

1、第一节无机非金属材料的主角硅,Si-26.30%,天马行空官方博客： ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,硅在地壳中含量第二，硅的氧化物及硅酸盐构成的岩石、 沙子和土壤，约占地壳的90以上。,硅的存在与分布,存在：没有游离态，只有化合态 分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。,图 4-1 硅的广泛存在,天马行空官方博客： ；QQ:1318241189；QQ群：175569632,碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？,碳和硅都是亲氧元素但是硅的亲氧能力更 强,Si无单质(游离态)状态 化合态：硅的氧化物和硅酸盐,思考,硅和碳一样,其原子既不易失去电子

2、，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,C,Si,碳是构成有机物的主要元素,硅是构成岩石和许多矿物的主要元素,从原子结构认识硅,硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体,物性：,化性：,1、灰黑色，有金属光泽，硬而 脆的固体 2、熔、沸点高、硬度大 3、晶体硅是良好的半导体,常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质如：氧气、氯气、硫酸等起反应，但在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。,一、硅单质,1、与氟气反应：,4、与氢氟酸反应：,5、与强碱溶液反应：,2、与氯气反应：,3、与氧气反应,Si+2F2=SiF4,Si+4HF=SiF4+2H2 ,高温,用

3、途,集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。,集成电路 晶体管,工业上：,Si+2C = 2CO+Si(含杂质的粗硅) Si+2Cl2 = SiCl4 SiCl4+2H2=4HCl+Si(纯度高的多晶硅),高温,高温,高温,纯硅的制备 （课本P81 9T）,粗硅提纯：,结晶形（石英晶体） 无定形硅藻土,水晶 玛瑙,二、 二氧化硅（ SiO2 ）,1、存在:,硅石,无色透明,彩色环带或层状,水晶,玛瑙,SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。结晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。,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

4、。 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。,硅原子,二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，用SiO2来表示 二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式。,SiO4四面体结构,立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理和化学性质,2、结构,3、SiO2的用途,制光导纤维 石英玻璃制化学仪器 制石英表、石英钟 水晶制光学仪器和工艺品 玛瑙制精密轴承和装饰品,二氧化硅的用途,物理性质:_,化学稳定性:_,通常条件下，很稳定,硬度大、熔点高、难溶于水,4、二氧化硅的化学性质（通常很不活泼）,1、具有酸性氧化物的通性,与强碱反应生成盐和水,与碱性氧化物反应生成盐,（有粘性，其溶液

5、俗称水玻璃）,与盐反应,高温,设疑:,实验室中盛放碱液的试剂瓶与盛放其它溶液的试剂瓶有何不同？,此反应常用于雕刻玻璃,思考:实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,与水反应,与碱性氧化物反应,与碱反应,CO2 + H2O = H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,不能反应,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,能与氢氟酸反应,SiO2 CaO =CaSiO3,高温,二氧化硅和二氧化碳的性质比较,三、硅酸(H2SiO3 ),硅酸是一种白色粉末状的固体，它不溶于水；是一种弱酸，酸性比碳酸还弱，不能使指示剂变色。,思考,二氧化硅难溶于水，又不与水反

6、应，那么，如何制得硅酸呢？,实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,滴入酚酞溶液呈红色, Na2SiO3溶液呈碱性,Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl,实验探究,滴入盐酸有凝胶产生,硅酸难溶于水,用H2CO3可制得H2SiO3 ，可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。,SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,反应方程式,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3,硅酸的制取由

7、于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与酸反应制得的。,SiO32- + 2H+=H2SiO3,生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流动），硅酸凝胶经过干燥脱水就形成硅胶。 硅胶的用途： 干燥剂（吸水）， 吸附剂（多孔）， 催化剂的载体。,四、硅酸盐,结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定。,硅酸钠（Na2SiO3), 其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。,是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。,实验4-2,当水分蒸发后燃烧,当水分蒸发后不易燃烧,用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火,制备木材防火剂的原料,2、硅酸盐组成表示,

8、活泼金属氧化物较活泼金属氧化物SiO2H2O,Na2O SiO2,2MgO SiO2,CaO Al2O3 3SiO23H2O,K(Al3Si3O10)(OH)2,传统无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,生产原料：黏土（Al2O32SiO22H2O ） 生产设备：陶瓷窑 生产过程：混合-成型-干燥-烧结-冷却 主要性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、 绝缘、易成型,陶 瓷,生产原料：纯碱、石灰石、石英 （Na2CO3、CaCO3、SiO2） 生产设备：玻璃熔炉 反应原理： 主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 主要特性：非晶体，无固定的熔点,玻 璃,有色玻璃,钢化玻璃,加入了不同的金属氧化物,普通玻璃加热接近熔化再急速冷却,玻璃,生产原料：石灰石、黏土 （CaCO3、 Al2O32SiO22H2O ） 生产设备：水泥回转窑 主要成分：3CaOSiO2 2CaOSiO2 3CaOAl2O3 主要特性：水泥具有水硬性,水 泥,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,分子筛,具有均匀微孔结构的铝硅酸盐,碳化硅