硅的性质.ppt

第四章 第一讲　硅　无机非金属材料 状态 * 一、硅 1、硅的存在和分布： 存在：分布： 没有游离态，只有化合态 自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在 2、硅的结构： 硅的原子结构示意图： +14 2 8 4 正四面体 第三周期第IVA族 硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体，晶体硅的结构类似于金刚石。属于原子晶体。 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆、熔沸点高的固体。单质硅是良好的半导体材料。 3、硅的物理性质： 4、硅的化学性质 不活泼，除常温下与 反应外，加热时也可与 反应。 F2、HF 、强碱 O2、 Cl2 、 H2 Si＋2F2=SiF4 Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑ Si ＋ 2H2 SiH4（不稳定） 高温 (1) 2C+ SiO2 Si（粗） +2CO↑ (2) Si（粗）+2 Cl2 SiCl4 (3) SiCl4+2H2 Si + 4HCl 5、硅的工业制法 6、硅的用途 （1）制集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料； （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）太阳能电池。 二、二氧化硅 1．存在和物理性质 (1)自然界中存在：沙子、 、水晶。 (2)物理性质： 在SiO2的晶体中，每个硅原子与___个氧原子结合，每个氧原子与_____个硅原子结合，即SiO2晶体是由Si和O按_______的比例所组成的_____________结构的晶体。化学式为______，晶体中_______(填“存在”或“不存在”)SiO2分子。 1mol SiO2晶体中含有____molSi—O键。 2、组成与结构 4 2 1：2 立体空间网状 4 Si o SiO2 石英 硬度大、熔点高，不溶于水 （为原子晶体） 不存在 (1)酸性氧化物的通性 ①与强碱反应 与NaOH溶液反应的化学方程式为： ______________________________。 ②与碱性氧化物反应 与CaO反应的化学方程式为：______________________。 ③高温下与CaCO3、Na2CO3反应： SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O 3、化学性质 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O (2)特殊性：与氢氟酸反应 应如何保存NaOH溶液和氢氟酸？ NaOH： 细口玻璃瓶，橡胶塞 氢氟酸： 塑料瓶 (1)信息高速公路的骨架——_________； (2)制造石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等； (3)制造电子工业的重要部件、光学仪器； (4)用作工艺饰品如水晶、玛瑙等。 4、用途 光导纤维 牢记2种物质的用途：①晶体硅：半导体材料制芯片、太阳能电池。 ②二氧化硅：制光导纤维。 不 弱 不能 H2SiO3 === SiO2＋H2O ? H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O 三、硅酸、硅酸盐 (3)硅酸在水中易聚合形成胶体。硅胶吸附水分能力强，常用作 。 干燥剂 三、硅酸盐与无机非金属材料 1．硅酸盐 (1)特点：质地稳定，熔点较高，大多难溶于水。 (2)表示方法： 硅酸盐大多成分复杂，常用氧化物形式表示。 Al2O3·2SiO2·2H2O K2O·Al2O3·6SiO2 高岭石Al2(Si2O5)(OH)4 :钙沸石Ca(Al2Si3O10)?3H2O :滑石Mg3Si4O10(OH)2 : 氧化物的顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。 氧化物前计量数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数。 注意事项：①氧化物之间以“·”隔开；②计量数配置出现分数应化为整数。 黏土： 钾长石： 水玻璃 （酸性 H2SiO3 H2CO3） 3．传统无机非金属材料 － 主要成分 复杂的物理、化学变化 复杂的物理、化学变化 生产过程中的主要变化 玻　璃 水　泥 陶瓷 主要 原料 ____________________ ____________ 黏土 设备 玻璃熔炉 水泥回转窑 陶瓷窑 重要特性 － 纯碱、石灰石、石英 石灰石、黏土 Na2SiO3， CaSiO3，SiO2 3CaO·SiO2， 2CaO·SiO2， 3CaO·Al2O3 无固定