硅及其化合物1

1、第四章第四章 非金屬及其化合物非金屬及其化合物第一節(jié)第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的無機(jī)非金屬材料的主角主角 硅硅硅硅26.3% 地殼中各元素的含量：地殼中各元素的含量：氧氧48.6%鐵鐵4.75%鋁鋁7.73%其他其他你知道地殼中含量頭幾位的元素嗎？你知道地殼中含量頭幾位的元素嗎？硅在自然界中的存在形式是什么？硅在自然界中的存在形式是什么？第一節(jié)第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角無機(jī)非金屬材料的主角硅硅 地殼中硅的含量僅次于氧，為地殼中硅的含量僅次于氧，為26.3，由硅酸鹽構(gòu)成的巖石、沙子和土壤，由硅酸鹽構(gòu)成的巖石、沙子和土壤，約占地殼的約占地殼的90以上。以上。存在形式：存在形式：SiO2 和和 硅酸鹽

2、硅酸鹽,以化合態(tài)形式存在。以化合態(tài)形式存在。從沙灘到用戶從沙灘到用戶思考：思考：Si有什么性質(zhì)呢？有什么性質(zhì)呢？1、分析結(jié)構(gòu)、分析結(jié)構(gòu) 硅和碳相似，既不易失電子也不容易得電硅和碳相似，既不易失電子也不容易得電子?；衔镏泄铻樗膬r子?；衔镏泄铻樗膬r碳是構(gòu)成碳是構(gòu)成 的主要元素，的主要元素，硅是構(gòu)成硅是構(gòu)成 的基本元素。的基本元素。有機(jī)物有機(jī)物很多礦物很多礦物2、物理性質(zhì)：、物理性質(zhì)： 晶體硅晶體硅有類似于金剛石有類似于金剛石的結(jié)構(gòu)，灰黑色、帶有金屬光的結(jié)構(gòu)，灰黑色、帶有金屬光澤，硬而脆的固體。熔點(diǎn)、沸澤，硬而脆的固體。熔點(diǎn)、沸點(diǎn)很高，硬度大。點(diǎn)很高，硬度大。單質(zhì)硅有晶體和無定形兩種。單質(zhì)硅有晶

3、體和無定形兩種。在周期表中位于金屬與非金屬的交界，導(dǎo)電性在周期表中位于金屬與非金屬的交界，導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。3、化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)（1）常溫下不活潑，只與）常溫下不活潑，只與F2 、HF和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。Si+2 F2 = SiF4 Si+4 HF = SiF4 + 2H2Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2Si+O2 SiO2 （親氧（親氧 ）SiSi0+4Si+C SiC（2）加熱時，能與）加熱時，能與O2、 Cl2 、 C等反應(yīng)等反應(yīng)Si+2 Cl2 SiCl44、硅的工業(yè)制

4、法、硅的工業(yè)制法制粗硅：制粗硅： SiO2+2C Si+2CO制純硅：制純硅： Si+2Cl2 SiCl4SiCl4+2H2 Si+4HCl石英石英從沙灘到用戶從沙灘到用戶SiO2Si5、用途：半導(dǎo)體、光電池、計算機(jī)芯片。、用途：半導(dǎo)體、光電池、計算機(jī)芯片。計算機(jī)芯片計算機(jī)芯片（CPU）太陽能電池太陽能電池二、二氧化硅和硅酸二、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（、二氧化硅（ SiO2 ）天然的天然的 SiO2 硅石硅石無定形無定形硅藻土硅藻土1）存在形式）存在形式結(jié)晶形結(jié)晶形石英石英水晶水晶瑪瑙瑪瑙水晶水晶瑪瑙瑪瑙水晶球水晶球沙子沙子2）SiO2的SiO4四面體結(jié)構(gòu) 正四面體正四面體 空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空

5、間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 硅氧比例：硅氧比例：1：2 沒有沒有SiO2 分子存在，分子存在， 只存在硅氧原子只存在硅氧原子 物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：堅硬的難熔的固體，不溶于水堅硬的難熔的固體，不溶于水，純凈的，純凈的SiO2 晶體無色透明。晶體無色透明。3 3）二氧化硅的用途）二氧化硅的用途 由于由于SiOSiO2 2具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，加上具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，加上SiOSiO2 2在自然界的廣泛存在，因此從古到今都被在自然界的廣泛存在，因此從古到今都被人類廣泛地應(yīng)用。人類廣泛地應(yīng)用。二氧化硅的用途二氧化硅的用途 實(shí)驗室盛裝實(shí)驗室盛裝NaOH溶溶液的試劑瓶用液的試劑瓶用橡皮塞橡皮塞而不用而不用玻璃塞，你

6、知道為什么嗎？玻璃塞，你知道為什么嗎？ 防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2與與NaOH溶液反應(yīng)生溶液反應(yīng)生成粘稠的成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一，使瓶塞和瓶口粘在一起起強(qiáng)堿溶液強(qiáng)堿溶液和和Na2SiO3溶液溶液需要用橡膠塞保存需要用橡膠塞保存 SiO22NaOHNa2SiO3H2O4）化學(xué)性質(zhì)）化學(xué)性質(zhì)a、與堿反應(yīng)、與堿反應(yīng)b、與堿性氧化物反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)高溫高溫SiO2CaO CaSiO3（酸性氧化物）（酸性氧化物）C C、特性、特性SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O 注意：玻璃中含有注意：玻璃中含有SiOSiO2 2，所以可以用，

7、所以可以用HFHF來刻蝕玻璃。來刻蝕玻璃。 思考：思考：HF如何保存呢？如何保存呢？塑料瓶，不可使用玻璃瓶或者陶瓷制品中塑料瓶，不可使用玻璃瓶或者陶瓷制品中d、極弱氧化性極弱氧化性SiO22C Si2CO高溫高溫工業(yè)上用此反應(yīng)制備粗硅，這就是工業(yè)上用此反應(yīng)制備粗硅，這就是“從沙灘到用戶從沙灘到用戶”！COCO2 2（分子）（分子）SiOSiO2 2 （原子）（原子） 狀態(tài)狀態(tài)氣態(tài)氣態(tài)固態(tài)固態(tài)物理性質(zhì)物理性質(zhì)熔點(diǎn)低熔點(diǎn)低熔點(diǎn)高，硬度熔點(diǎn)高，硬度大大化化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)與酸與酸用途用途人工降雨，滅火等人工降雨，滅火等圖圖45SiO2酸性氧化物，跟酸性氧化物，跟CO2類似類似 CO2+H2O=H2CO3

8、CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3與水反應(yīng)與水反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧與堿性氧化物反應(yīng)化物反應(yīng)不能不能能能能能CO2+CaO=CaCO33、硅酸、硅酸H2SiO3 紅色褪去，并有軟而透明的膠凍狀紅色褪去，并有軟而透明的膠凍狀的凝膠生成的凝膠生成 Na2SiO3溶液呈溶液呈堿性堿性，H2SiO3是一是一種膠體，濃度增大聚集成凝膠。種膠體，濃度增大聚集成凝膠。 1ml飽和飽和Na2SiO3溶液，再滴入溶液，再滴入12滴酚酞滴酚酞溶液，再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊溶液，再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩加邊振蕩現(xiàn)象：現(xiàn)象：結(jié)論：結(jié)論：(1)(1)實(shí)驗室制

9、法（實(shí)驗室制法（強(qiáng)酸制弱酸強(qiáng)酸制弱酸）：）： NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=H+2HCl=H2 2SiOSiO3 3+2NaCl+2NaCl （2）性質(zhì)）性質(zhì)弱酸弱酸 ：H H2 2SiOSiO3 3 H H2 2COCO3 3，硅酸，硅酸溶解度很小溶解度很小思考：硅酸是弱酸，如何通過實(shí)驗證明思考：硅酸是弱酸，如何通過實(shí)驗證明酸酸性性硅酸和碳酸誰強(qiáng)誰弱？硅酸和碳酸誰強(qiáng)誰弱？NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2SiOSiO3 3+Na+Na2 2COCO3 3H2SiO3分子大小在膠體范圍分子大小在膠體范圍，逐漸聚合而形成，逐漸聚合而形

10、成硅酸溶硅酸溶膠（能流動）膠（能流動），當(dāng)硅酸的濃度較大時，就會形成硅酸，當(dāng)硅酸的濃度較大時，就會形成硅酸凝凝膠（不能流動）膠（不能流動），硅酸凝膠經(jīng)過，硅酸凝膠經(jīng)過干燥脫水就形成硅膠干燥脫水就形成硅膠。硅膠的用途：硅膠的用途：干燥劑（吸水），干燥劑（吸水），吸附劑（多孔），吸附劑（多孔），催化劑的載體。催化劑的載體。二、硅酸鹽二、硅酸鹽 最簡單的硅酸鹽最簡單的硅酸鹽NaNa2 2SiOSiO3 3水玻璃水玻璃NaNa2 2SiOSiO3 3的水溶液的水溶液性質(zhì)：性質(zhì)：NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2SiOSiO3 3+Na+Na2 2COCO

11、3 3NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=H+2HCl=H2 2SiOSiO3 3+2NaCl+2NaCl 用途：用途：制備硅膠和防火材料制備硅膠和防火材料硅酸鹽的表示方法：硅酸鹽的表示方法：所有元素以氧化物的形式表示，而氧元素為所有元素以氧化物的形式表示，而氧元素為-2價價例如：例如：NaNa2 2SiOSiO3 3：NaNa2 2O.SiOO.SiO2 2石棉石棉CaMgCaMg3 3SiSi4 4O O1212：CaO.3MgCaO.3MgO O .4SiO4SiO2 2長石長石KAlSiKAlSi3 3O O8 8：K K2 2O.O.AlAl2 2O O3 3 .6SiO6S

12、iO2 2活潑活潑較活潑較活潑SiOSiO2 2H H2 2O O氧化物之間用氧化物之間用 . 連接連接4、硅酸鹽工業(yè)、硅酸鹽工業(yè)陶瓷、玻璃、水泥陶瓷、玻璃、水泥陶瓷：陶瓷：玻璃玻璃水泥水泥原料：原料：成分：成分：純堿、石灰石、石英純堿、石灰石、石英NaNa2 2SiOSiO3 3 、 CaSiOCaSiO3 3 、SiOSiO2 2原料：原料：成分：成分：黏土黏土多種硅酸鹽多種硅酸鹽原料：原料：成分：成分：黏土、石灰石、石膏黏土、石灰石、石膏多種硅酸鹽多種硅酸鹽其他硅化物的功能其他硅化物的功能SiC硅鋼硅鋼硅橡膠硅橡膠新型陶瓷新型陶瓷知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)NaOHSiSiO2Na2SiO3O2H2SiO3NaOHNaOHHClHFSiF4練習(xí)：練習(xí)：1、已知玻璃的主要成分之一是、已知玻璃的主要成分之一是 SiO2 ，下列物質(zhì)，下列物質(zhì) 中，不能用玻璃來盛裝的是中，不能用玻璃來盛裝的是 （