第一节 无机非金属材料的主角-硅 第1课时.ppt

硅元素(silicon)在地壳中的含量第__位 (3)、与盐反应： * * 第一节 无机非金属材料的主角——硅 氧48.6% 硅26.3% 铁4.75% 硅元素(silicon)在地壳中的含量第__位 铝7.73% 一、硅的存在和结构 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、约占地壳总量的90%以上。 ——都以化合态存在于自然界， 主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。 1、存在 2、硅的原子结构 硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。 Si +14 8 4 2 +6 4 2 C 碳和硅二兄弟 煤、石油等有机化产品和材料是现代化的基石 形成了无数种构成人类和其它地球生物等的有机物，“统治了有机界”。 硅元素 碳元素 构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤， “统治了地壳” 硅是构成岩石与许多矿物的基本元素, “ 统治无机矿物界” 硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异 1、存在形式 { 晶体硅 无定形硅 二、硅单质 2、物理性质： 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。晶体硅的结构类似于金刚石，熔点(1410℃)和沸点都很高，硬度大。 导电性介于导体和绝缘体之间。 ②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。 ①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和 NaOH溶液反应。 Si＋2F2＝SiF4 Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑ Si＋O2 SiO2 3 、硅单质的化学性质 Si + 2Cl2 ==== SiCl4 4、硅的工业制备 SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑ ① 高温 SiCl4＋2H2＝Si(纯)＋4HCl ③ 高温 Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4 ② 石英砂 粗硅 SiCl4 纯硅 5、用途 太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料 池电能阳太硅 1、SiO2的存在 硅石（12%） 结晶形（石英晶体） 无定形——硅藻土 { 水晶 玛瑙 三、二氧化硅和硅酸 地球上存在的天然 二氧化硅约占地壳 质量的12％，通称硅石。 石英 水晶 晶体二氧化硅 紫水晶 蔷薇石英 茶晶 黄水晶 晶体二氧化硅 玛瑙 晶体二氧化硅 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 2、SiO2的物理化学性质 为什么二氧化硅和二氧化碳物理性质有这么大的差别？ 是结构上的不同 Si O SiO2是由Si和O按1：2的比例组成的立体空间网状结构，没有SiO2 分子存在，只存在硅氧原子。 因此性质很稳定 ——很不活泼，氢氟酸（HF）是唯一可以与之反应的酸。 SiO2+4HF=SiF4?+2H2O (1)特性: 3、SiO2的化学性质: (2)酸性氧化物: ②与碱性氧化物反应生成盐 SiO2＋ CaO === CaSiO3 高温 ①与强碱反应生成盐和水 SiO2 ＋ 2NaOH === Na2SiO3 ＋H2O 硅酸钠（粘合性） ?Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑ CaCO3 +SiO2 === CaSiO3 + CO2↑ 高温 高温 (4)、弱氧化性： SiO2 + 2C ＝ Si + 2CO↑ 高温 因为玻璃中含有SiO2，会与NaOH反应生成硅酸钠，使瓶塞与瓶口粘在一起而打不开。 实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？ 所以，不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、Na2SiO3等溶液。 实验室能不能用玻璃瓶盛装氢氟酸？ 注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来刻蚀玻璃。