优质公开课二氧化硅苏教上.ppt

1、硅和二氧化硅,硅在自然界中的存在,以二氧化硅和硅酸盐等化合态 存在于各种矿物和岩石里 地壳中含量第二,C、Si 的原子结构示意图。,+14,+6,C,Si,硅原子既不易失去又不易得到电子，主要形成四价的化合物。,硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的。,存在：没有游离态，只有化合态二氧化硅、硅酸盐。,硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体,物性：,1、灰黑色，有金属光泽，硬而 脆的固体 2、熔点高、硬度大,一、硅单质,与金刚石，二氧化硅结构类似，所以硬度大,2、硅的结构与化学性质,常温下，,Si+2F2=SiF4（气体）,Si+4HF=SiF4 +2H2 ,Si+2NaOH+H2O= N

2、a2SiO3 + 2H2 ,加热或高温下，,Si + C = SiC 化合价？ （金刚砂）,高温,不活泼，只与氟气、氢氟酸、强碱作用,硅可与一些非金属(Cl2, O2)反应,5.用途,晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,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）,硅的工业制法,在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方 法制得粗硅。,高温,SiO2 2C = Si（粗硅）2CO,粗硅提纯：,Si + 2Cl2 = SiCl4 （液态易挥发）,高温,SiCl4 + 2H2 = Si + 4HCl,99.99（纯）,精馏后还原,高温,可能的副反应：,SiO2

3、 3C = SiC 2CO,高温,目前提得最纯的元素是半导体材料硅。其纯度已达到12个“9”，即：99.9999999999。杂质含量不超过一千万亿分之一,1，能溶解硅且能放出氢气的是 （ ） A、浓盐酸 B、浓硫酸 C、氢氟酸 D、浓烧碱,C、D,练习：,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。 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

4、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,主要用作石英坩埚、光导纤维、饰品、建筑材料(沙子),3、二氧化硅的用途,光学纤维胃镜,用光导纤维做手术，不用开刀,根据SiO2的存在， SiO2有哪些物理性质？（从水溶性、硬度、熔点考虑）,4、二氧化硅的物理性质,思考与交流,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,瓶塞,用玻璃塞为什么打不开呢？（提示：玻璃含二氧化硅）,哪里不一样？,SiO2+2NaOH Na2Si

5、O3+H2O,比一比,三、二氧化硅的化学性质,实验室里的试剂瓶,生成的Na2SiO3会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起，所以打不开。, 与强碱反应,SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O, 与碱性氧化物反应,三、二氧化硅的化学性质,1、具有酸性氧化物的通性,学中用,1、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（ ） A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚 C.铁坩埚 D.氧化铝坩埚,C,解释：石英坩埚、玻璃坩埚中均含有SiO2，在加热的情况下会与NaOH发生反应：SiO22NaOH Na2SiO3H2O，因此应当选用铁坩埚。,2、实验室能否用玻璃瓶盛装氢氟酸（HF）？ 为什么？,想一想：, 只能与HF反应,三

6、、二氧化硅的化学性质,2、SiO2的特殊性：,SiO2+4HF SiF4+2H2O,用途：刻蚀玻璃（制作玻璃工艺品）,注意：,实验室用塑料瓶来盛装HF。,用氢氟酸“刻”出的玻璃工艺品,2、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（ ） A.纯碱溶液 B 盐酸 C 硫酸 D 苛性钠溶液,B,1、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( ) A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸钠溶液,C,学中用,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

7、+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,（4）与盐反应,（3）与碳反应（弱氧化性）,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。,在试管中加入35mL饱和Na2SiO3溶液，滴入12滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象。,实验4-1,Na2SiO3+2HCl H2SiO3(胶体)+2NaCl,Na2SiO3呈碱性；,硅酸难溶于水,滴入酚酞溶液呈红色,滴入盐酸有白色凝胶产生,生成的硅酸逐渐聚合而

8、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。(硅胶的基本成份是二氧化硅) 硅胶的用途： 干燥剂（吸水）， 吸附剂（多孔）， 催化剂的载体。,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,向Na2SiO3溶液中通如CO2也可生成H2SiO3,不稳定（比H2CO3稳定）。,弱酸性（酸性比碳酸弱）,1、硅酸的性质,H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3+

9、2H2O,与碱,加热易分解,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,向Na2SiO3溶液中通如CO2也可生成H2SiO3,【 练习1】 下面对二氧化硅的叙述不正确的是 （ ） A. 二氧化硅晶体结构与金刚石类似 B. 二氧化硅不溶于水，也不能与水反应生成酸 C. 二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸反应 D. 二氧化硅和二氧化碳在物理性质上差异很大,C,【练习2】 下列反应化学方程式错误的是 ( ) A. SiO2+2C=Si+2CO B. Si+O2=SiO2 C. SiO2+H2O