高一化学硅及其化合物PPT
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高一化学硅及其化合物
第1页，共34页。
硅的存在与分布
图 4-1 硅的广泛存在
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 。
第2页，共34页。
从原子结构认识硅
碳是构成有机物
C
的主要元素
硅是构成岩石和许多
Si
矿物的主要元素
晶5.体用硅途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）
第6页，共34页。
纯硅的制备
课本P81 9T
第7页，共34页。
二、 二氧化硅（ SiO2 ）
水晶
1、存在:
硅石
结晶形（石英晶体）
水晶 无色透明 玛瑙 彩色环带或层状
无定形——硅藻土
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。
第8页，共34页。
2、结构
立体网状结构 决定了SiO2具 有优良的物理 和化学性质
[SiO4]四面体结构
每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角。 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。 二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，用SiO2来表示 二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式。
第19页，共34页。
➢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。
第20页，共34页。
向Na2SiO3溶液中通如CO2也可生成H2SiO3
Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3↓
第17页，共34页。
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？
第18页，共页。
实验探究
实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再 滴入稀盐酸
现象
①滴入酚酞溶液呈红色
②滴入盐酸有凝胶产生
结论 方程式
① Na2SiO3溶液呈碱性 ②硅酸难溶于水
Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 （胶体） +2NaCl
水泥
生产原料：石灰石、黏土 （CaCO3、 Al2O3·2SiO2·2H2O ）
生产设备：水泥回转窑 主要成分：3CaO·SiO2
2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3
第30页，共34页。
具有特殊功能的含硅物质
1、碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚
石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨 料。
SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3↓
用H2CO3可制得H2SiO3 ，可证明H2SiO3 的酸 性比H2CO3弱。
第21页，共34页。
四、硅酸盐
是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
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
陶瓷
传统无机非金属材料
硅酸盐产品
水泥
玻璃
第26页，共34页。
陶瓷
生产原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O ） 生产设备：陶瓷窑 生产过程：混合-成型-干燥-烧结-冷却 主要性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、
绝缘、易成型
第27页，共34页。
玻璃
生产原料：纯碱、石灰石、石英 （Na2CO3、CaCO3、SiO2）
生产设备：玻璃窑 反应原理：SiO2 + Na2CO3 高温 Na2SiO3 + CO2↑
SiO2 + CaCO3 高温 CaSiO3 + CO2↑
主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
第28页，共34页。
玻璃
有色玻璃
加入了不同的金属氧化物
钢化玻璃
普通玻璃加热接近熔化再 急速冷却
第29页，共34页。
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．
第3页，共34页。
一、硅单质
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
2、硅 钢
（铁合金）
导磁性良 好，用作 变压器铁 芯
第31页，共34页。
3、硅橡胶
4、分子筛
第32页，共34页。
新型无机非金属材料：
新型陶瓷
高温结构陶瓷、压电陶瓷
透明陶瓷、超导陶瓷等
图4-10生物陶瓷制成 的人造骨
第33页，共34页。
硅酸盐
传统无机非金 属材料 无机非金属 材料
新型无机非 金属材料
陶瓷
玻璃
水泥
高温结构陶瓷 压电陶瓷
透明陶瓷
超导陶瓷
第34页，共34页。
SiO2 ＋ 2NaOH = N硅a酸2钠SiO3 ＋H2O
（有粘性，其溶液俗称水玻璃）
（2）与碱性氧化物反应生成盐
高温
SiO2＋ CaO
CaSiO3
第11页，共34页。
实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶
用橡胶塞而不用玻璃塞
NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反 应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结 而无法打开。因此盛装NaOH溶液 的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡 胶塞。
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 与水反应
CO2 + H2O = H2CO3
不能反应
学 与碱反应 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
性
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
高温
质
与碱性氧化物反
应
CO2+Na2O=Na2CO3
SiO2＋ CaO =CaSiO3
与酸
用途
——
能与氢氟酸反应
人工降雨，灭火,饮料等 P75, 图4－5
第14页，共34页。
4、SiO2的用途
第15页，共34页。
无用 开光 刀导 手纤 术维
做
现代通信用光缆
光 学 纤 维 胃 镜
光导纤维 光导纤维手术头灯
第16页，共34页。
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。
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水溶性能溶于水不溶于水化化学学性性质质与与酸用用途人工降雨灭火饮料等p75图45与水反应与碱性氧化物反应与碱反应co2h2oh2co3co22naohna2co3h2oco2na2ona2co3不能反应sio22naohna2sio3h2o能与氢氟酸反应sio2caocasio3高温二氧化硅和二氧化碳的性质比较44sio22的用途现代通信用光缆光学纤维胃镜光学纤维胃镜用光导纤维做用光导纤维做无开刀手术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
，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。
第22页，共34页。
实验4-2
放入蒸馏水
放入Na2SiO3饱和溶液
现象
当水分蒸发 后燃烧
当水分蒸发后不 易燃烧
结论 用水玻璃浸泡过的木材或织物可制防备火木材防火 剂的原料
第23页，共34页。
2、硅酸盐组成表示
活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O
硅酸钠（Na2SiO3)
O2)反应。
第4页，共34页。
1、与氟气反应：
Si+2F2==SiF4 2、与氢氟酸反应：
Si+4HF==SiF4↑+2H2 ↑
3、与强碱溶液反应：
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2 ↑
4、与氯气反应：
△
Si+2Cl2==SiCl4
5、与氧气反应
Si+O2高=温=SiO2
第5页，共34页。
Na2O ·SiO2
镁橄榄石（Mg2SiO4） 2MgO ·SiO2
钙沸石Ca(Al2Si3O10) ·3H2O
CaO ·Al2O3 ·3SiO2·3H2O
第24页，共34页。
K(Al3Si3O10)(OH)2 K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
第25页，共34页。
阅3读、教硅材酸7盐8产-79品 陶瓷 玻璃 水泥
第12页，共34页。
2、 特性 与氢氟酸HF反应
SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑＋2H2O
此反应常用于雕刻玻璃
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。
第13页，共34页。
二氧化硅和二氧化碳的性质比较
状态
二氧化碳 CO2 气态
二氧化硅 SiO2 固态
第9页，共34页。
物理性质:___硬__度__大__、__熔__点__高_、__难__溶__于__水_____ 化学稳定性:______通__常__条___件__下__，__很__稳__定__
第10页，共34页。
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
第1页，共34页。
硅的存在与分布
图 4-1 硅的广泛存在
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 。
第2页，共34页。
从原子结构认识硅
碳是构成有机物
C
的主要元素
硅是构成岩石和许多
Si
矿物的主要元素
晶5.体用硅途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）
第6页，共34页。
纯硅的制备
课本P81 9T
第7页，共34页。
二、 二氧化硅（ SiO2 ）
水晶
1、存在:
硅石
结晶形（石英晶体）
水晶 无色透明 玛瑙 彩色环带或层状
无定形——硅藻土
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。
第8页，共34页。
2、结构
立体网状结构 决定了SiO2具 有优良的物理 和化学性质
[SiO4]四面体结构
每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角。 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。 二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，用SiO2来表示 二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式。
第19页，共34页。
➢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。
第20页，共34页。
向Na2SiO3溶液中通如CO2也可生成H2SiO3
Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3↓
第17页，共34页。
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？
第18页，共页。
实验探究
实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再 滴入稀盐酸
现象
①滴入酚酞溶液呈红色
②滴入盐酸有凝胶产生
结论 方程式
① Na2SiO3溶液呈碱性 ②硅酸难溶于水
Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 （胶体） +2NaCl
水泥
生产原料：石灰石、黏土 （CaCO3、 Al2O3·2SiO2·2H2O ）
生产设备：水泥回转窑 主要成分：3CaO·SiO2
2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3
第30页，共34页。
具有特殊功能的含硅物质
1、碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚
石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨 料。
SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3↓
用H2CO3可制得H2SiO3 ，可证明H2SiO3 的酸 性比H2CO3弱。
第21页，共34页。
四、硅酸盐
是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
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
陶瓷
传统无机非金属材料
硅酸盐产品
水泥
玻璃
第26页，共34页。
陶瓷
生产原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O ） 生产设备：陶瓷窑 生产过程：混合-成型-干燥-烧结-冷却 主要性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、
绝缘、易成型
第27页，共34页。
玻璃
生产原料：纯碱、石灰石、石英 （Na2CO3、CaCO3、SiO2）
生产设备：玻璃窑 反应原理：SiO2 + Na2CO3 高温 Na2SiO3 + CO2↑
SiO2 + CaCO3 高温 CaSiO3 + CO2↑
主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
第28页，共34页。
玻璃
有色玻璃
加入了不同的金属氧化物
钢化玻璃
普通玻璃加热接近熔化再 急速冷却
第29页，共34页。
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．
第3页，共34页。
一、硅单质
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
2、硅 钢
（铁合金）
导磁性良 好，用作 变压器铁 芯
第31页，共34页。
3、硅橡胶
4、分子筛
第32页，共34页。
新型无机非金属材料：
新型陶瓷
高温结构陶瓷、压电陶瓷
透明陶瓷、超导陶瓷等
图4-10生物陶瓷制成 的人造骨
第33页，共34页。
硅酸盐
传统无机非金 属材料 无机非金属 材料
新型无机非 金属材料
陶瓷
玻璃
水泥
高温结构陶瓷 压电陶瓷
透明陶瓷
超导陶瓷
第34页，共34页。
SiO2 ＋ 2NaOH = N硅a酸2钠SiO3 ＋H2O
（有粘性，其溶液俗称水玻璃）
（2）与碱性氧化物反应生成盐
高温
SiO2＋ CaO
CaSiO3
第11页，共34页。
实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶
用橡胶塞而不用玻璃塞
NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反 应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结 而无法打开。因此盛装NaOH溶液 的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡 胶塞。
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 与水反应
CO2 + H2O = H2CO3
不能反应
学 与碱反应 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
性
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
高温
质
与碱性氧化物反
应
CO2+Na2O=Na2CO3
SiO2＋ CaO =CaSiO3
与酸
用途
——
能与氢氟酸反应
人工降雨，灭火,饮料等 P75, 图4－5
第14页，共34页。
4、SiO2的用途
第15页，共34页。
无用 开光 刀导 手纤 术维
做
现代通信用光缆
光 学 纤 维 胃 镜
光导纤维 光导纤维手术头灯
第16页，共34页。
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。
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水溶性能溶于水不溶于水化化学学性性质质与与酸用用途人工降雨灭火饮料等p75图45与水反应与碱性氧化物反应与碱反应co2h2oh2co3co22naohna2co3h2oco2na2ona2co3不能反应sio22naohna2sio3h2o能与氢氟酸反应sio2caocasio3高温二氧化硅和二氧化碳的性质比较44sio22的用途现代通信用光缆光学纤维胃镜光学纤维胃镜用光导纤维做用光导纤维做无开刀手术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
，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。
第22页，共34页。
实验4-2
放入蒸馏水
放入Na2SiO3饱和溶液
现象
当水分蒸发 后燃烧
当水分蒸发后不 易燃烧
结论 用水玻璃浸泡过的木材或织物可制防备火木材防火 剂的原料
第23页，共34页。
2、硅酸盐组成表示
活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O
硅酸钠（Na2SiO3)
O2)反应。
第4页，共34页。
1、与氟气反应：
Si+2F2==SiF4 2、与氢氟酸反应：
Si+4HF==SiF4↑+2H2 ↑
3、与强碱溶液反应：
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2 ↑
4、与氯气反应：
△
Si+2Cl2==SiCl4
5、与氧气反应
Si+O2高=温=SiO2
第5页，共34页。
Na2O ·SiO2
镁橄榄石（Mg2SiO4） 2MgO ·SiO2
钙沸石Ca(Al2Si3O10) ·3H2O
CaO ·Al2O3 ·3SiO2·3H2O
第24页，共34页。
K(Al3Si3O10)(OH)2 K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
第25页，共34页。
阅3读、教硅材酸7盐8产-79品 陶瓷 玻璃 水泥
第12页，共34页。
2、 特性 与氢氟酸HF反应
SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑＋2H2O
此反应常用于雕刻玻璃
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。
第13页，共34页。
二氧化硅和二氧化碳的性质比较
状态
二氧化碳 CO2 气态
二氧化硅 SiO2 固态
第9页，共34页。
物理性质:___硬__度__大__、__熔__点__高_、__难__溶__于__水_____ 化学稳定性:______通__常__条___件__下__，__很__稳__定__
第10页，共34页。
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