硅及其化合物_PPT

Si
Cl2 ②
SiCl4
H2 ③
高纯度 Si
SiO2+2C===Si+2CO↑ 提纯单质硅 Si+2Cl2===SiCl4 液态，可蒸馏提纯 SiCl4+2H2===Si+4HCl
高温 高温
高温
二氧化硅和二氧化碳的比较(小结) 二氧化碳 稳定性 与水反应
与碱性氧化物
二氧化硅
很稳定 不反应 SiO2+CaO === CaSiO3
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑ Si+4HF= SiF4↑ +2H2↑
4、硅的用途
（1）制集成电路、 晶体管、光电池等的 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.硅的制备和提纯过程－－从沙漠到芯片
C、高温 SiO2 ①
硅酸是一种难溶于水的弱酸
实验1 向Na2SiO3溶液中滴加酚酞 再滴加稀盐酸
实验现象：
1.滴入酚酞后溶液变为红色。 2.再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色， 同时有无色胶状物产生。 Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3(胶体)
硅酸的存在：
• 硅酸浓度较小时：硅酸溶胶 • 硅酸浓度较大时：硅酸凝胶（软而透明,胶冻状） 干燥脱水——硅酸干凝胶（硅胶） 硅胶吸附水分能力强，常用作 干燥剂，也用作催化剂的载体。
硅酸钠（Na2SiO3），俗名叫泡花碱，白色固体，易 溶于水，其水溶液俗名叫水玻璃。 实验4-2 现象 放入蒸馏水 先变干，后燃烧 放入Na2SiO3饱和溶液 仅变干，不燃烧
结论
Na2SiO3溶液可作木材、纸张的防火剂
水玻璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易被腐蚀， 热稳定性强。可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和 防火剂，建筑、纸张的黏胶剂。
硅酸
一、二氧化硅（SiO2）
1、SiO2的物理性质
熔沸点高，硬度大，不溶于水 存在形式
硅石 无定形（硅藻土） 结晶形：石英
水晶 玛瑙 ……
2、SiO2的结构
4 个O原子 每个Si原子周围结合___
2 个Si原子 每个O原子周围结合___
二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1
3、SiO2的化学性质 （1）酸性氧化物通性 CO2
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来蚀刻玻璃
在玻璃表面涂上一层石蜡 在石蜡上雕刻出花纹， 向挖空部分加少量氢 氟酸 洗掉酸并去掉石蜡
4、SiO2的用途 ①光导纤维
②石英玻璃制化学仪器 ③石英表、石英钟 ④水晶制光学仪器和工艺品 ⑤玛瑙制精密轴承和装饰品
二、硅酸
高温
高温
CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3 SiO2+Na2CO3 === Na2SiO3+CO2↑
CO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)2
高温 SiO2+CaCO3 === CaSiO3+CO2↑
三、硅酸盐 由硅、氧和金属元素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 表示方法： （1）盐化学式法： 如：Na2SiO3、CaSiO3、K2SiO3 等 （2）氧化物化学式法： 金属氧化物（活动性顺序）•二氧化硅•水
①与碱性氧化物
SiO2
高温
SiO2+CaO===CaSiO3
②与碱反应
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
SiO2+H2O≠H2SiO3 SiO2+Na2CO3 === Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3 === CaSiO3+CO2↑
高温 高温
③与H2O反应 ④与盐反应
（2）与氢氟酸（HF）反应－－Si元素的亲氟性
水 泥 工 业
硅酸三钙（3CaO· SiO2）
水泥 成分
硅酸二钙（2CaO· SiO2） 铝酸三钙（3CaO· Al2O3）
水硬性:与水掺和搅拌幷静止后，很容 易凝固变硬。
水泥 特性
水泥 应用
建筑材料 水下工程
水泥、沙子和Biblioteka Baidu的混合物， 叫做混凝土 钢筋混凝土：混凝土用 钢筋作结构
3、陶 瓷
主要原料: 主要成分: 黏土 硅酸盐 黏土
陶器的制作工序：了解
无机非金属材料的主角 —硅
硅元素在自然界中的存在形式：
二氧化硅、硅酸盐 硅是一种亲氧元素
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,约占地壳总质量的90%以上
碳和硅元素的比较
碳 原子结构示 意图 主要化合价 主要存在形 式
+6 2 4 +2 +4
+14
硅
2
8
4
+4
石灰岩 碳酸盐 氧化物 盐 碳的氧化物
SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O 高温
稳定 CO2+H2O=H2CO3 CO2+CaO = CaCO3
CO2+2NaOH ＝Na2CO3+H2O
与碱反应
与HF反应
弱氧化性 与盐反应
不反应 CO2 + C === 2CO
高温
SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O SiO2 + 2C ==Si + 2CO↑
1、原料 主要原料：纯碱、石灰石和石英
1、
2、成分
Na2CO3
CaCO3
SiO2
玻 璃 工 业
Na2SiO3、CaSiO3、 SiO2
3、反应原理
高温
Na2CO3+SiO2== Na2SiO3+CO2↑
高温
CaCO3+SiO2 == CaSiO3+CO2↑ 4、设备 玻璃熔炉
原料
石灰石、黏土
2、
硅酸的化学性质： （1）实验2：设计实验比较硅酸和碳酸的酸性
实验方案：向Na2SiO3溶液中通入CO2
实验现象：有无色胶状物产生 Na2SiO3 +H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 实验结论：酸性：HCl > H2CO3 > H2SiO3
（2）与强碱发生中和反应
H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O （3）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解
∆ H2SiO3 == H2O + SiO2
四、硅单质
1、种类及结构
晶体硅、无定形硅
2、物理性质
晶体硅带有金属光泽、 灰黑色、硬而脆，熔点 1410℃、沸点2355℃， 是良好的半导体材料
3、化学性质 常温下，硅的化学性质很稳定，除F2、HF和强 碱外，硅不跟其它物质反应。
Si+2F2== SiF4