硅及其化合物_课件

硅及其化合物_
1、
玻 璃 工 业
1、原料
主要原料：纯碱、石灰石和石英
2、成分
Na2CO3 CaCO3
SiO2
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
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SiCl4+2H2===Si+高4H温Cl
SiCl4
H2 ③
高纯度 Si
液态，可蒸馏提纯
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Ø二氧化硅和二氧化碳的比较(小结)
二氧化碳
稳定性
稳定
与水反应 CO2+H2O=H2CO3
与碱性氧化物 CO2+CaO = CaCO3
与碱反应 CO2+2NaOH ＝Na2CO3+H2O
与HF反应
不反应
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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
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4.硅的制备和提纯过程－－从沙漠到芯片
C、高温
SiO2
①
Si
Cl2 ②
高温
SiO2+2C===Si+2CO↑
提纯单质硅
Si+2Cl2===高SiC温l4
原料 石灰石、黏土
2、
水泥 成分
硅酸三钙（3CaO·SiO2） 硅酸二钙（2CaO·SiO2） 铝酸三钙（3CaO·Al2O3）
水 泥
水泥 特性
水硬性:与水掺和搅拌幷静止后，很容 易凝固变硬。
工
业
水泥 建筑材料
水泥、沙子和水的混合物， 叫做混凝土
应用 水下工程
钢筋混凝土：混凝土用
钢筋作结构
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+14 2 8 4
+4
氧化物 硅酸盐
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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
结晶形：石英 无定形（硅藻土）
水晶
玛瑙 ……
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2、SiO2的结构
每个Si原子周围结合___个O原子4 每个O原子周围结合___个Si原子
2
二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1
3、陶 瓷
主要原料:
黏土
主要成分:
硅酸盐
陶器的制作工序：了解
黏土
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• 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。
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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
高温
SiO2 + 2C ==Si + 2CO↑
高温 SiO2+Na2CO3 === Na2SiO3+CO2↑
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
= Na2SiO3 +H2O + CO2 Na2CO3 + H2SiO3
实验结论：酸性：HCl > H2CO3 > H2SiO3
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（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
无机非金属材料的主角 —硅
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Ø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
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碳和硅元素的比较
碳
硅
原子结构示 意图 主要化合价
主Biblioteka Baidu存在形 式
+6 2 4
+2 +4
石灰岩 碳酸盐 碳的氧化物
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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
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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 Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑ Si+4HF= SiF4↑ +2H2↑
弱氧化性 CO2 + C =高=温= 2CO
与盐反应
CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3
CO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)2
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二氧化硅
很稳定 不反应 SiO2+CaO =高=温= CaSiO3
SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O
SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O
（2）氧化物化学式法： 金属氧化物（活动性顺序）•二氧化硅•水
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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。
先变干，后燃烧
仅变干，不燃烧
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。
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3、SiO2的化学性质 （1）酸性氧化物通性
CO2
①与碱性氧化物 ②与碱反应
③与H2O反应
④与盐反应
SiO2
高温
SiO2+CaO===CaSiO3
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
SiO2+H2O≠H2SiO3
高温
SiO2+Na2CO3 === Na2SiO3+CO2↑
高温
SiO2+CaCO3 === CaSiO3+CO2↑
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（2）与氢氟酸（HF）反应－－Si元素的亲氟性
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
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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
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二、硅酸 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)
硅及其化合物_
硅酸的存在：