硅及其化合物解读.ppt

第一节 无机非金属材料的主角——硅 硅的存在与分布 存在：硅是亲氧元素，没有游离态，只有化合态（以氧化物和硅酸盐的形式存在） 分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。 图 4-1 硅的广泛存在 硅和碳一样,其原子既不易失去电子，也不易得到电 子，所以硅的化学性质不活泼,主要形成四价化合物． C Si 碳是构成有机物的主要元素 硅是构成岩石和许多矿物的主要元素 从原子结构认识硅 硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体 1、灰黑色，有金属光泽，硬而 脆的固体 2、熔点高、硬度大 硅的化学性质不活泼， 常温下，与氢氟酸、氟气、强碱反应。 加热情况下，也能跟一些非金属(Cl2 O2)反应。 一、硅单质 5.用途 晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料. 硅太阳能电池 电脑的中央处理器（CPU） 结晶形（石英晶体） 无定形——硅藻土 水晶 玛瑙 二、 二氧化硅（ SiO2 ） 1、存在: 硅石 无色透明 彩色环带或层状 水晶 玛瑙 SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。结晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。 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 3、二氧化硅的化学性质（通常很不活泼） 1、具有酸性氧化物的通性 （1）与强碱反应生成盐和水 SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O 硅酸钠 （2）与碱性氧化物反应生成盐 （有粘性，其溶液俗称水玻璃） 高温 SiO2＋ CaO CaSiO3 实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞？ SiO2 ＋ 4HF =　　　 SiF4↑＋2H2O 此反应常用于雕刻玻璃 2、 特性 与氢氟酸HF反应 思考:实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？ HF能腐蚀玻璃.因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。 二氧化碳 CO2 二氧化硅 SiO2 状 态 气 态 固 态 熔沸点 硬度 熔沸很低 熔点高，硬度大 水 溶 性 能溶于水 不溶于水 化 学 性 质 与 酸 —— 用 途 人工降雨，灭火,饮料等 P75, 图4－5 与水反应 与碱性氧化物反应 与碱反应 CO2 + H2O = H2CO3 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2+Na2O=Na2CO3 不能反应 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 能与氢氟酸反应 SiO2＋ CaO =CaSiO3 高温 二氧化硅和二氧化碳的性质比较 4、SiO2的用途 现代通信用光缆 光学纤维胃镜 用光导纤维做 无开刀手术 光导纤维手术头灯 光导纤维 三、硅酸(H2SiO3 ) 硅酸是一种白色粉末状的固体，它不溶于水；是一种弱酸，酸性比碳酸还弱，不能使指示剂变色。 思考 　　二氧化硅难溶于水，又不与水反应，那么，如何制得硅酸呢？ 实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸 现 象 结 论 方程式 ①滴入酚酞溶液呈红色 ① Na2SiO3溶液呈碱性 Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 （胶体）+2NaCl 实验探究 ②滴入盐酸有凝胶产生 ②硅酸难溶于水 生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流动），硅酸凝胶经过干燥脱水就形成硅胶。 硅胶的用途： 干燥剂（吸水） 吸附剂（多孔） 催化剂的载体。 用H2CO3可制得H2SiO3 ，可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。 SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3↓ Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3↓　 向Na2SiO3溶液中通如CO2也可生成H2SiO3 ①弱酸性。只能与强碱发生中和反应 ②不稳定(比H2CO3稳定)，受热易分解 ? H2SiO3 == SiO2 + H2O H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O H2SiO3 的化学性质 四、硅酸盐 结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定。 硅酸钠（Na2SiO3), 其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。 是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。 实验4-2 放入蒸馏水 放入Na2SiO3饱和溶液 现象 结论 当水分蒸发后燃烧 当水分蒸发后不易燃烧 用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火 制备木材防火剂的原料 2、硅酸盐组成表示 硅酸钠（