硅及其化合物.ppt

无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角 —硅硅. 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,约占地壳总质量的90%以上Ø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：二氧化硅、硅酸盐二氧化硅、硅酸盐硅是一种硅是一种亲氧亲氧元素元素.主要存在形主要存在形式式主要化合价主要化合价原子结构示原子结构示意图意图 硅硅 碳碳氧化物氧化物 硅酸硅酸盐盐石灰岩石灰岩 碳酸盐碳酸盐碳的氧化物碳的氧化物+4+4+2 +4+2 +4+14+142 28 84 4+6+62 24 4碳和硅元素的比较碳和硅元素的比较.1、、SiO2的物理性质的物理性质熔沸点高，硬度大，不溶于水熔沸点高，硬度大，不溶于水结晶形：石英结晶形：石英无定形（硅藻土）无定形（硅藻土）水晶水晶玛瑙玛瑙……硅石硅石存在形式存在形式一、二氧化硅（一、二氧化硅（SiO2））.每个每个Si原子周围结合原子周围结合___个个O原子原子每个每个O原子周围结合原子周围结合___个个Si原子原子 二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：：12、、SiO2的结构的结构42.②②与碱反应与碱反应①①与碱性氧化物与碱性氧化物③③与与H2O反应反应3、、SiO2的化学性质的化学性质CO2 SiO2 SiO2+CaO===CaSiO3高温高温SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+H2O≠H2SiO3（（1）酸性氧化物通性）酸性氧化物通性④④与盐反应与盐反应SiO2+Na2CO3 === Na2SiO3+CO2↑高温高温SiO2+CaCO3 === CaSiO3+CO2↑高温高温.（（2）与氢氟酸（）与氢氟酸（HF）反应－－）反应－－Si元素的亲氟性元素的亲氟性SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O玻璃中含有玻璃中含有SiO2，所以可以用，所以可以用HF来蚀刻玻璃来蚀刻玻璃洗掉酸并去掉石蜡洗掉酸并去掉石蜡在石蜡上雕刻出花纹，在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢向挖空部分加少量氢氟酸氟酸在玻璃表面涂上一层石蜡在玻璃表面涂上一层石蜡.4、、SiO2的用途的用途①①光导纤维光导纤维②②石英玻璃制化学仪器石英玻璃制化学仪器③③石英表、石英钟石英表、石英钟④④水晶制光学仪器和工艺品水晶制光学仪器和工艺品⑤⑤玛瑙制精密轴承和装饰品玛瑙制精密轴承和装饰品.二、硅酸二、硅酸 硅酸是一种硅酸是一种难溶于水的弱酸难溶于水的弱酸实验实验1 向向Na2SiO3溶液中滴加酚酞溶液中滴加酚酞 再滴加稀盐酸再滴加稀盐酸 1. 1.滴入酚酞后溶液变为红色。

滴入酚酞后溶液变为红色滴入酚酞后溶液变为红色滴入酚酞后溶液变为红色2. 2.再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有无色胶状物产生同时有无色胶状物产生同时有无色胶状物产生同时有无色胶状物产生Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3(胶体胶体)实验现象：实验现象：实验现象：实验现象：.•硅酸浓度较小时：硅酸浓度较小时：硅酸溶胶硅酸溶胶 •硅酸浓度较大时：硅酸浓度较大时：硅酸凝胶硅酸凝胶（（软而透明软而透明, ,胶冻状）胶冻状） 干燥脱水干燥脱水————硅酸干凝胶（硅酸干凝胶（硅胶）硅胶）硅胶吸附水分能力强，常用作硅胶吸附水分能力强，常用作 干燥剂干燥剂，也用作，也用作催化剂催化剂的载体 硅酸的存在：硅酸的存在：.NaNa2 2SiOSiO3 3 +H +H2 2O + COO + CO2 2 = = NaNa2 2COCO3 3 + H + H2 2SiOSiO3 3（（1）实验）实验2：设计实验比较硅酸和碳酸的酸性：设计实验比较硅酸和碳酸的酸性实验结论：实验结论：酸性：酸性：HCl > H2CO3 > H2SiO3实验方案：向实验方案：向NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中通入溶液中通入COCO2 2实验现象：有无色胶状物产生实验现象：有无色胶状物产生硅酸的化学性质：硅酸的化学性质：.（（2）与强碱发生中和反应）与强碱发生中和反应 （（3）不稳定（比）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解稳定），受热易分解 ∆H2SiO3 == H2O + SiO2H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O.2、物理性质、物理性质 晶体硅带有金属光泽、晶体硅带有金属光泽、灰黑色、硬而脆，熔点灰黑色、硬而脆，熔点1410℃℃、沸点、沸点2355℃℃，，是良好的是良好的半导体材料半导体材料1、、种类及种类及结构结构四、硅单质四、硅单质晶体硅、无定形硅晶体硅、无定形硅.3、化学性质、化学性质 常温下，硅的化学性质很稳定，除常温下，硅的化学性质很稳定，除F2、、HF和强和强碱外，硅不跟其它物质反应。

碱外，硅不跟其它物质反应Si+2F2== SiF4Si+4HF= SiF4↑ +2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑.（（1）制集成电路、）制集成电路、晶体管、光电池等的晶体管、光电池等的半导体材料半导体材料（（2）含硅）含硅4%的钢可的钢可制变压器铁芯制变压器铁芯（（3）含硅）含硅15%的钢的钢具有耐酸性，制耐酸具有耐酸性，制耐酸设备设备4、硅的用途、硅的用途.4.硅的制备和提纯过程－－从沙漠到芯片硅的制备和提纯过程－－从沙漠到芯片液态，可蒸馏提纯液态，可蒸馏提纯SiO2+2C===Si+2CO↑高温SiCl4+2H2===Si+4HCl高温Si+2Cl2===SiCl4高温提纯单质硅提纯单质硅SiO2C、高温、高温①①Cl2②②H2③③SiCl4Si Si高纯度高纯度.二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅稳定性稳定性与水反应与水反应与碱性氧化物与碱性氧化物与碱反应与碱反应与与HF反应反应弱氧化性弱氧化性与盐反应与盐反应稳定稳定很稳定很稳定CO2+H2O=H2CO3不反应不反应CO2+CaO = CaCO3高温高温SiO2+CaO === CaSiO3CO2+2NaOH ＝＝Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH＝＝Na2SiO3+H2O不反应不反应SiO2+4HF＝＝SiF4↑+2H2OCO2 + C === 2CO高温高温 高温高温SiO2 + 2C ==Si + 2CO↑CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3 CO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)2SiO2+Na2CO3 === Na2SiO3+CO2↑高温高温SiO2+CaCO3 === CaSiO3+CO2↑高温高温Ø二氧化硅和二氧化碳二氧化硅和二氧化碳的比较的比较(小结小结).三、硅酸盐三、硅酸盐由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。

由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定（1）盐化学式法： 如：Na2SiO3、CaSiO3、K2SiO3 等（2）氧化物化学式法： 金属氧化物（活动性顺序）•二氧化硅•水表示方法表示方法：. 硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3），俗名叫），俗名叫泡花碱泡花碱，白色固体，，白色固体，易易溶于水溶于水，其水溶液俗名叫，其水溶液俗名叫水玻璃水玻璃先变干，后燃烧先变干，后燃烧仅变干，不燃烧仅变干，不燃烧NaNa2 2SiOSiO3 3溶液可作木材、纸张的防火剂溶液可作木材、纸张的防火剂 水玻璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易被腐蚀，水玻璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和热稳定性强可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和防火剂，建筑、纸张的黏胶剂防火剂，建筑、纸张的黏胶剂1、原料、原料主要原料：主要原料：纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石英玻玻璃璃工工业业2 2、成分、成分Na2SiO3、、CaSiO3、、 SiO23 3、反应原理、反应原理Na2CO3+SiO2== Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2 == CaSiO3+CO2↑4 4、设备、设备玻璃熔炉玻璃熔炉Na2CO3CaCO3SiO2高温高温高温高温1、、.水水泥泥工工业业原料原料水泥水泥特性特性水泥水泥成分成分水泥水泥应用应用硅酸三钙（硅酸三钙（3CaO·SiO3CaO·SiO2 2））硅酸二钙（硅酸二钙（2CaO·SiO2CaO·SiO2 2））铝酸三钙（铝酸三钙（3CaO·Al3CaO·Al2 2O O3 3））石灰石、黏土石灰石、黏土水硬性水硬性: :与水掺和搅拌幷静止后，很容与水掺和搅拌幷静止后，很容易凝固变硬。

易凝固变硬建筑材料建筑材料水下工程水下工程水泥、沙子和水的混合物，水泥、沙子和水的混合物，叫做混凝土叫做混凝土钢筋混凝土：混凝土用钢筋混凝土：混凝土用钢筋作结构钢筋作结构2 2、、.陶器的制作工序：陶器的制作工序：了解了解黏土黏土主要成分主要成分:硅酸盐硅酸盐3、陶、陶 瓷瓷主要原料主要原料:黏土黏土.。