硅及其化合物-PPT.pptVIP

* 无机非金属材料的主角 —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 硅元素在自然界中的存在形式： 二氧化硅、硅酸盐 硅是一种亲氧元素 主要存在形式 主要化合价 原子结构示意图 硅 碳 氧化物 硅酸盐 石灰岩 碳酸盐 碳的氧化物 +4 +2 +4 +14 2 8 4 +6 2 4 碳和硅元素的比较 1、SiO2的物理性质 熔沸点高，硬度大，不溶于水 结晶形：石英 无定形（硅藻土） 水晶 玛瑙 …… 硅石 存在形式 一、二氧化硅（SiO2） 每个Si原子周围结合___个O原子 每个O原子周围结合___个Si原子 二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1 2、SiO2的结构 4 2 ②与碱反应 ①与碱性氧化物 ③与H2O反应 3、SiO2的化学性质 CO2 SiO2 SiO2+CaO===CaSiO3 高温 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2+H2O≠H2SiO3 （1）酸性氧化物通性 ④与盐反应 SiO2+Na2CO3 === Na2SiO3+CO2↑ 高温 SiO2+CaCO3 === CaSiO3+CO2↑ 高温 （2）与氢氟酸（HF）反应－－Si元素的亲氟性 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来蚀刻玻璃 洗掉酸并去掉石蜡 在石蜡上雕刻出花纹， 向挖空部分加少量氢 氟酸 在玻璃表面涂上一层石蜡 4、SiO2的用途 ①光导纤维 ②石英玻璃制化学仪器 ③石英表、石英钟 ④水晶制光学仪器和工艺品 ⑤玛瑙制精密轴承和装饰品 二、硅酸 硅酸是一种难溶于水的弱酸 实验1 向Na2SiO3溶液中滴加酚酞 再滴加稀盐酸 1.滴入酚酞后溶液变为红色。 2.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。 Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3(胶体) 实验现象： 硅酸浓度较小时：硅酸溶胶 硅酸浓度较大时：硅酸凝胶（软而透明,胶冻状） 干燥脱水——硅酸干凝胶（硅胶） 硅胶吸附水分能力强，常用作 干燥剂，也用作催化剂的载体。 硅酸的存在： Na2SiO3 +H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 （1）实验2：设计实验比较硅酸和碳酸的酸性 实验结论：酸性：HCl H2CO3 H2SiO3 实验方案：向Na2SiO3溶液中通入CO2 实验现象：有无色胶状物产生 硅酸的化学性质： （2）与强碱发生中和反应 （3）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解 ? H2SiO3 == H2O + SiO2 H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O 2、物理性质 晶体硅带有金属光泽、灰黑色、硬而脆，熔点1410℃、沸点2355℃，是良好的半导体材料 1、种类及结构 四、硅单质 晶体硅、无定形硅 3、化学性质 常温下，硅的化学性质很稳定，除F2、HF和强碱外，硅不跟其它物质反应。 Si+2F2== SiF4 Si+4HF= SiF4↑ +2H2↑ Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑ （1）制集成电路、晶体管、光电池等的半导体材料 （2）含硅4%的钢可制变压器铁芯 （3）含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设备 4、硅的用途 4.硅的制备和提纯过程－－从沙漠到芯片 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 SiO2 C、高温 ① Cl2 ② H2 ③ SiCl4 Si Si 高纯度 与HF反应 弱氧化性 与盐反应 与碱反应 与碱性氧化物 与水反应 稳定性 二氧化硅 二氧化碳 稳定 很稳定 CO2+H2O=H2CO3 不反应 CO2+CaO = CaCO3 高温 SiO2+CaO === CaSiO3 CO2+2NaOH ＝Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O 不反应 SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O CO2 + C === 2CO 高温 高温 SiO2 + 2C ==Si + 2CO↑ CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3 CO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)2 SiO2+Na2CO3 === Na2SiO3+CO2↑ 高温 SiO2+CaCO3 === CaSiO3+CO2↑ 高温 二氧化硅和二氧化碳的比较(小结) 三、硅酸盐