硅及其化合物_课件.ppt

一、硅 1、硅的原子结构、存在形态、单质、晶体硅的空间构型、用途 2、物理性质（晶体硅熔点） 3、用途：半导体材料、硅太阳能电池、硅芯片 4、化学性质： （1）与非金属单质（O2F2C12） （2）与HF （3）与NOH溶液 * 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 SiO2+2C===Si+2CO↑ 高温 SiCl4+2H2===Si+4HCl 高温 Si+2Cl2===SiCl4 高温 从沙漠到芯片－－硅的冶炼和提纯过程 SiO2 C、高温 ① Cl2 ② H2 ③ SiCl4 Si Si 液态，可蒸馏提纯 提纯单质硅 高纯度 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4个O原子 每个O原子周围结合2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 晶体的化学式为SiO2，不表示有SiO2分子组成，晶体中只有Si、O原子，没有分子。 SiO2是正四面体的空间网状结构 Si：14号元素 O：8号元素 CO2与碱反应 CO2与碱性氧化物反应 CO2与H2O反应 回顾： SiO2+H2O≠H2SiO3 ①与碱性氧化物反应 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O ②与强碱反应 （1）酸性氧化物 SiO2+CaO===CaSiO3 高温 3、SiO2的化学性质 ③与盐反应 SiO2+Na2CO3 === Na2SiO3+CO2↑ 高温 SiO2+CaCO3 === CaSiO3+CO2↑ 高温 制玻璃的反应 普通玻璃的组成：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 （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 （3）与C在高温条件下反应－－SiO2的弱氧化性 SiO2+2C===Si+2CO↑ 高温 水溶性 熔沸点 硬度 通常状况下的状态 化学式的意义 化学式 二氧化硅 二氧化碳 二氧化硅和二氧化碳的比较 CO2 SiO2 表示二氧化碳分子及其组成 表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比 气态 固态 小 大 可溶于水 不溶于水 较低 较高 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 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 SiO2 二、硅酸 二氧化硅是酸性氧化物，其对应的水化物叫硅酸。硅酸是一种难溶于水的弱酸 由于SiO2不能溶于水生成硅酸，在实验室里一般用可溶性的硅酸盐与其他酸反应而制得。 实验1 向加有酚酞的Na2SiO3溶液中滴加 HCl 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： 硅酸凝胶:软而透明,胶冻状 干燥脱水后得到硅酸干凝胶，称为 “硅胶” Na2SiO3 +H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 实验2：设计实验比较硅酸和碳酸的酸性 酸性：HCl H2CO3 H2SiO3 实验：向Na2SiO3溶液中通入CO2 有无色胶状物产生 思考：这个结论与SiO2在高温下与碳酸盐的反应矛盾吗? 与强碱发生中和反应 不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解 ? H2SiO3 == H2O + SiO2 H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O 硅酸盐矿物在自然界中分布极为广泛。已知的硅酸盐矿物有600多种，约占已知矿物种的1/4，占地壳岩石圈总质