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1,光导纤维,水 晶 制 品,4,无机非金属材料_ 硅,5,硅元素(silicon)在地壳中的含量,6,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。,7,问题,1 硅以什么形态存在于自然界中? 2 硅单质有几种同素异形体? 3 硅的导电性怎样?,8,1、只有化合态,无游离态;在地壳中含量居第二位。,、两种同素异形体:晶体硅和无定行硅。,2,3 、 导电性介于导体和绝缘体之间。,9,硅单质的照片:,10,一、认识硅 1、单质硅的物理性质 灰黑色 硬而脆 有金属光泽的固体 熔点、沸点高 硬度大,是良好的半导体材料,11,最外层电子数是4,碳也是。,思考2:碳、硅原子主要显几价?,正四价(+4价),思考1:硅原子原子核外电子排布情况是怎样的?我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同?,12,2、化学性质:,常温下不活泼,(1)常温下:(知识介绍),Si+2F2=SiF4, Si+4HF=SiF4 +2H2,Si+ 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2,注:其它氧化剂,如Cl2、O2、H2SO4、 HNO3等常温下都不与硅起反应。,13,2) 在高温或加热条件下,硅的化学性质比较活泼,能与O2 、Cl2 、C等非金属单质反应。,Si+C =SiC,14,3.用途,晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,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),15,16,硅钢 导磁性良好,用作变压器铁芯,17,4、工业制粗硅:,粗硅提纯,Si+2Cl2=SiCl4,SiCl4+2H2=Si+4HCl,高温,高温,18,二氧化硅(SiO2),二氧化硅广泛存在于自然界中,与其他矿物共同构成了岩石。天然二氧化硅也叫硅石,是一种坚硬难熔的固体。,硅石,硅矿山,19,SiO2是硅最重要的化合物,天然存在的叫硅石,有晶体和无定形两大类。,硅石,晶体(石英),无定形(硅藻土),水晶,玛瑙,20,石英是结晶的二氧化硅,包括水晶(无 色透明)和玛瑙(彩色)。沙子中含有小粒的石英晶体。,(一) SiO2,水晶,玛瑙,21,玛瑙,水晶,晶体二氧化硅,硅藻土 由硅藻的细胞壁沉积形成,呈浅黄色或浅灰色, 广泛用做催化剂的载体及绝缘材料。 全国10个省(区) 有硅藻土矿产出。 仅次于美国,居世界第2位。在地区分 布上,以吉林最多,占全国储量的54.8%, 云南、福建、河北等地次之。,无定形二氧化硅,22,纯的二氧化硅是无色、坚硬难熔的固体,熔沸点比较高,不溶于水,硬度比较大。,1.物理性质:,二、二氧化硅,23,二氧化硅,Si,O,SiO2是正四面体的空间网状结构,因此性质很稳定,24,2.化学性质,不与水反应,SiO2 + CaO = CaSiO3,SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,高温,是酸性氧化物 具有酸性氧化物的通性,与碱及碱性氧化物反应,25,26,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞,你知道为什么吗?,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3,使瓶塞和瓶口粘在一起。Na2SiO3俗称“泡花碱”,易溶于水,其水溶液俗名“水玻璃”,是一种矿物胶,可做黏合剂。,27, 不与酸反应(除氢氟酸以外),SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,在高温下与碳酸盐的反应,SiO2 + Na2CO3 = CO2 + Na2SiO3,高温,SiO2 + CaCO3 = CO2 + CaSiO3,高温,你知道吗? 玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系?,28,弱氧化性,SiO2 +2C = Si + 2CO ,高温,工业上用此反应制备粗硅,这就是“从沙滩到用户”!,29,3、二氧化硅的用途 由于SiO2具有优良的物理化学性能,加上SiO2在自然界的广泛存在,因此从古到今都被人类广泛地应用。,30,石 英 制 品,31,水 晶 制 品,32,硅酸(H2SiO3)和原硅酸(H4SiO4)是不溶于水且比碳酸酸性还弱的弱酸,其酸酐都是SiO2。 原硅酸是一种白色胶状物质,硅酸是白色粉末状固体,都不溶与水. 硅酸和原硅酸均不稳定,易分解,原硅酸在干燥空气中分解生成硅酸,硅酸加热分解生成SiO2。 H4SiO4=H2SiO3+H2O, H2SiO3=SiO2+H2O,33,硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶,称为“硅胶”。,用途:,硅胶多孔,吸附水份能力强,常用作实验室和袋装食品,瓶装药品等的干燥剂,也可以用作催化剂的载体。,34,硅酸的酸性比盐酸弱,那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢?,实验:将CO2通入Na2SiO3溶液中,现象:透明的硅酸凝胶生成,方程式:,Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 +Na2CO3,你的结论:,硅酸是一种很弱的酸, 酸性比碳酸还弱,35,练习,1、能溶解硅且能放出氢气的是 ( ) A、浓盐酸 B、稀硫酸 C、氢氟酸 D、浓烧碱,C、D,36,2、下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是(C) A.HF溶液 B.KOH溶液 C.盐酸 D.水玻璃,37,课堂练习,3、下列说法正确的是( ) A.SiO2是酸性氧化物,所以可以和碱反应, 不和任何酸反应。 B.CO2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸 C.SiO2对应的酸有不同的组成 D.SiO2跟水反应可得硅酸,BC,38,4、在多年使用的厨房里,久未更换的玻璃往往失去光泽,严重的还会形成白色斑点,这种现象化学上叫做“碱析”,产生碱析的化学方程式为_。 解析:玻璃的主要成分有Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。厨房中CO2、H2O(g)浓度相对较高,碳酸酸性强于硅酸,时间长了玻璃中的Na2SiO3将会在CO2、H2O(g)的持续作用下析出白色H2SiO3,所以往往失去光泽,严重的会形成白色斑点。 答案:Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3,39,再 见,
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