3.3含硅矿物与信息材料

5.硅的用途：
• 硅是一种重要的非金属单质，它的用 途非常广泛。作为良好的半导体材料， 硅可用来制造集成电路、晶体管、硅 整流器等半导体器件，还可以制成太 阳能电池，可制成有良好导磁性、耐
酸性的合金。
晶体管
集成电路
在太阳能方面的利用
卫星的翅膀
汽车的尾巴
五.硅酸
硅酸是一种很弱的酸（酸性比碳酸还弱），溶解 度很小。由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性 硅酸盐与其他酸反应制得。
d.加入石膏的作用：调节水泥的硬化速度
水泥回转窑
世贸大厦
雄伟的体育馆
让人骄傲的三峡工程
3）玻璃 A.原料：纯碱、石灰石、过量石英（SiO2)
B.设备：玻璃熔炉 C.条件：高温熔融(完成p83.6)
D.成分： Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO2
E.主要反应：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑
C ( B ( D ( A
(
) ) ) )
A、作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀
B、弱氧化性 C、酸性氧化物的通性
D、未参加氧化还原反应
四.硅
1、物理性质
• 硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是
灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。
• 硅的结构类似于金刚石，熔点和沸点都
很高，硬度大。 • 导电性介于导体和绝缘体之间。
CaO· 3MgO· 4SiO2
K2O· 2O3· Al 6SiO2
Na 6SiO2 5、普通玻璃： CaNa2Si6O14 CaO· 2O· 2SiO2· 2O 2H 6、黏土：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·
2.硅酸盐的性质
1) Na2SiO3的性质
Na2SiO3俗称“泡花碱”，其水溶液俗称“水玻 璃”。水玻璃是一种无色粘稠的液体，显碱性，易 吸收空气中的CO2生成硅酸沉淀。(完成p83.7)
4.硅的工业制法
在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方 法制得粗硅。 高温 SiO2 ＋2C Si（粗硅）＋2CO↑ 生成的SiCl4液体通过精馏，除去其中的硼、砷 等杂质。然后用氢气还原： SiCl4 ＋2H2
高温
与氯反应：Si ＋2Cl2 ＝ SiCl4(温度为400～500℃)
Si ＋ 4HCl
随处可见的含硅化合物及产品
一.硅的存在
1.硅元素(silicon)在地壳中的含量
2. 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
二.硅酸盐及其产品
1.硅酸盐组成的表示方法
硅酸盐的种类多、结构很复杂，其组成表 示方法一般有两种：
1）盐化学式法 如：硅酸钠Na2SiO3 、硅酸钙CaSiO3等。 此法一般用于组成较简单的硅酸盐。
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 结晶形（石英） 水晶 玛瑙 无定形（硅藻土）
石
英
制 品
水 晶
玛瑙
2.物理性质： 联想沙子
固体
熔沸点比较高
不溶于水
硬度比较大
3.结构：
SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定
2）氧化物法(也是常用的方法)
对于复杂的硅酸盐，通常可用二氧化硅和金属 氧化物的形式来表示其组成。 金属氧化物写在前面，再写SiO2，最后写H2O； 氧化物之间用“·”隔开。
例如：Na2SiO3
Al2(Si2O5)(OH)4
Na2O· 2 SiO
Al2O3· 2SiO2· 2O 2H
练习：把下列式子改写成氧化物的形式 1、蛇纹石：H4Mg3Si2O9 2、钙长石：CaAl2SiO6 3、石棉：CaMg3Si4O12 4、长石：KAlSi3O8 3MgO· 2SiO2 · 2O 2H CaO· 2O3· 2 Al SiO
2.结构
既不易失去电子,也不易得到电子
3.化学性质
常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸 和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、 硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟 一些非金属反应。 Si ＋ O2 Si ＋ 2H2
高温
SiO2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱSiH4（不稳定）
Si＋2NaOH ＋ H2O ＝ Na2SiO3 ＋ 2H2↑ Si ＋ 4HF ＝ SiF4 ↑ ＋ 2H2 ↑
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑
F.种类：普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、光 学玻璃、防弹玻璃、铅玻璃等
拓展视野
阅读材料后总结分子筛的用途：
分离、提纯气体或液体混合物 还可以作干燥剂
离子交换剂
催化剂、催化剂载体 净化水、净化空气、防毒器械 食品保鲜 电子产品处理
……
三.二氧化硅（ SiO2 ） 1.存在：
⑤ ④ c.硝酸银晶体_____ d.氢氟酸___
① e.浓硫酸____
3.指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用， 在A-E选项中选择正确答案填入括号内。 ①SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O ②SiO2+2C=高温=Si+2CO ③SiO2+3C=高温=SiC+2CO ④SiO2+4HF==SiF4 +2H2O
光 学 纤 维 胃 镜
二氧化硅的用途
练习：
1、下列物质能与SiO2起反应的是 ①浓H2SO4 ④HF A、①②⑥ C、④⑤⑥ ②H2O ⑤KOH溶液 ③盐酸 ⑥氧化钙 （C ）
B、②④ D、③④⑤⑥
2.实验室现提供下列试剂瓶, ①细口磨 口塞玻璃瓶瓶②广口瓶③细口橡皮塞玻 璃瓶④棕色广口瓶⑤细口塑料瓶，如果 你是实验室管理员,你将如何存放下列药 品?你的依据是什么? ② ③ a.二氧化硅______ b.氢氧化钠溶液____
想一想
1. 为什么在实验室中盛放NaOH 溶液的试剂瓶 用橡皮塞而不用玻璃塞？ 2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？ 3.某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反 应,推断SiO2为两性氧化物.是否正确?
5.用途：
制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、 耐高温化学仪器。利用石英晶体制造石英电子 表、石英钟等。
不反应
A.酸性氧化物 SiO2 ＋ CaO
高温
CaSiO3
SiO2 ＋2NaOH＝Na2SiO3+H2O
B.氧化性
SiO2＋2C
高温
Si ＋ 2CO↑ CaSiO3 + CO2 ↑
C.与盐反应 SiO2 + CaCO3
高温
SiO2 +Na2CO3
D.亲氟性
高温
Na2SiO3 + CO2↑
SiO2 + 4HF =SiF4 ↑+ 2H2O （雕刻玻璃）
Na2SiO3 + CO2+H2O= H2SiO3↓+ Na2CO3
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
▲硅酸钠要密封保存且不能用玻璃塞试剂瓶
用途：粘合剂，防腐剂、防火剂
2）三大硅酸盐产品：陶瓷、水泥、玻璃
t
1）陶瓷
陶器的制作工序
2）水泥的制备：
a.原料：粘土(SiO2 )、石灰石、石膏（适量） b.设备：水泥回转窑 c.条件：高温锻烧
4.化学性质： 联想CO2
二氧化碳CO2
二氧化硅SiO2
高温
物质分类
与碱性氧 化物反应
均属于酸性氧化物
SiO2 ＋ CaO CO2 ＋ CaO＝CaCO3 CaSiO3
与碱反应 与水反应
SiO2 ＋2NaOH＝ CO2 ＋2NaOH＝ Na2SiO3+H2O Na2CO3+H2O
CO2 ＋ H2O＝H2CO3
H2SiO3==SiO2＋H2O 用途: 可作干燥剂和催化剂的载体
在试管中加入3-5ml饱和Na2SiO3溶液，滴入 1-2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀 盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近 消失时停止。静置。仔细观察现象。
现象
结论 反应式
滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红 色消失，并有透明胶状物质生成
Na2SiO3溶液呈碱性，与酸反应生成 了H2SiO3 Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技 中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要 作用。例如： ①光导纤维的主要成分 二氧化硅 ②目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是 半导体硅 ③神奇无比的集成电路蕊片的主成分 硅 ④用作吸附剂、催化剂的载体的人造分子筛大多 是一类为 铝硅酸盐 的化合物 ⑤写出工业上制备该元素的单质及提纯的化学方 程式