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文檔簡介
1、無機非金屬無機非金屬 材料的主角材料的主角 硅硅 想一想想一想 畫出畫出C C、SiSi的原子結構簡圖,并由此的原子結構簡圖,并由此 分析:硅的化學性質活不活潑,為什么?硅的分析:硅的化學性質活不活潑,為什么?硅的 化合價主要是多少?化合價主要是多少? Si Si原子最外層有四個電子原子最外層有四個電子, ,既不易失電子既不易失電子, , 也不易得電子也不易得電子, ,所以所以, ,硅的化學性質不活潑。主硅的化學性質不活潑。主 要形成四價的化合物。要形成四價的化合物。 硅的存在硅的存在 硅是一種親氧元素。在自然界中它總硅是一種親氧元素。在自然界中它總 是與氧相互化合,沒游離態(tài)的硅。硅以化合態(tài)是
2、與氧相互化合,沒游離態(tài)的硅。硅以化合態(tài) 存在于自然界,例如:硅的氧化物和硅酸鹽等存在于自然界,例如:硅的氧化物和硅酸鹽等 一、二氧化硅(一、二氧化硅(SiOSiO2 2)和硅酸)和硅酸 1. 1. 二氧化硅二氧化硅 堅硬難熔的固體,不溶于水。熔沸點高。堅硬難熔的固體,不溶于水。熔沸點高。 2).2).物理性質物理性質: : 1 1)存在和俗名:天然的二氧化)存在和俗名:天然的二氧化 硅也叫硅石。石英晶體是結晶的硅也叫硅石。石英晶體是結晶的 二氧化硅二氧化硅. .砂、石英、水晶的主砂、石英、水晶的主 要成分都是要成分都是SiOSiO2 2 COCO2 2 SiOSiO2 2 空氣空氣硅石、石英、
3、水晶、瑪瑙、沙子等硅石、石英、水晶、瑪瑙、沙子等 熔、沸點低,熔、沸點低, 微溶于水微溶于水熔點高,硬度大,不溶于水熔點高,硬度大,不溶于水 COCO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2COCO3 3 不反應不反應 COCO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2COCO3 3+H+H2 2O OSiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O COCO2 2+CaO=CaCO+CaO=CaCO3 3SiOSiO2 2+CaO +CaO 高溫 高溫CaSiO CaSiO3 3 存存 在在 物理性質物理性質 不反應不反應與氫氟酸反應:與
4、氫氟酸反應:SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O 化學性質化學性質 與水反應與水反應 與與NaOHNaOH反應反應 與與CaOCaO反應反應 與酸反應與酸反應 思考與交流:思考與交流:我們知道是我們知道是COCO2 2酸性氧化物,那么酸性氧化物,那么SiOSiO2 2 是否也是酸性氧化物,酸性氧化物有哪些通用性呢?是否也是酸性氧化物,酸性氧化物有哪些通用性呢? 3)3)、SiOSiO2 2化學性質化學性質: : 小結:常溫下,二氧化硅的化學性質不活潑,不與水、酸小結:常溫下,二氧化硅的化學性質不活潑,不與水、酸 (HFHF除外)反應,能與堿性氧化物或
5、強堿反應生成鹽。除外)反應,能與堿性氧化物或強堿反應生成鹽。 想一想想一想 1 1、實驗室為、實驗室為 什么不用玻璃什么不用玻璃 瓶盛裝氫氟酸?瓶盛裝氫氟酸? 2 2、實驗室盛、實驗室盛 裝裝NaOHNaOH溶液溶液 的試劑瓶為的試劑瓶為 什么用橡膠什么用橡膠 塞而不用玻塞而不用玻 璃塞?璃塞? HF HF能腐蝕玻璃,因此,能腐蝕玻璃,因此, 盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑 瓶而要用塑料瓶。瓶而要用塑料瓶。 NaOH NaOH溶液能與玻璃中溶液能與玻璃中 的的SiOSiO2 2反應生成反應生成NaNa2 2SiOSiO3 3,使,使 瓶塞部分粘結而無法打開。瓶塞部分粘結而無法
6、打開。 因此盛裝因此盛裝NaOHNaOH溶液的試劑瓶溶液的試劑瓶 不能用玻璃塞而要用橡膠塞。不能用玻璃塞而要用橡膠塞。 4).4).用途用途 思考與交流:思考與交流:物質的性質決定用途,物質的性質決定用途,COCO2 2有有 哪些用途?哪些用途? SiOSiO2 2又有哪些用途呢?又有哪些用途呢? (1 1)光導纖維:)光導纖維: (2 2)石英:耐高溫化學儀器、石英電子表)石英:耐高溫化學儀器、石英電子表 石英鐘石英鐘 (3 3)水晶:電子工業(yè)的重要部件、光學儀器、)水晶:電子工業(yè)的重要部件、光學儀器、 高級工藝品和眼鏡片高級工藝品和眼鏡片 (4 4)瑪瑙:精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品)瑪
7、瑙:精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品 二、硅酸(二、硅酸(H H2 2SiOSiO3 3) ) (1)制?。┲迫?(實驗(實驗4-1) 強酸制弱酸強酸制弱酸 (2)性質:)性質: 白色膠狀,難溶白色膠狀,難溶(白色膠狀)(白色膠狀) 弱酸性(酸性弱酸性(酸性 H2SiO3 H2CO3) 脫水形成脫水形成硅膠硅膠 Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3 用作干燥劑、吸咐劑用作干燥劑、吸咐劑 原理原理 思考與交流:思考與交流:COCO2 2H H2 2O OH H2 2COCO3 3,我們知道,我們知道SiOSiO2 2不不 能直接和水化合成能直接和水化合成H H2 2SiOSi
8、O3 3,那怎樣制備,那怎樣制備H H2 2SiOSiO3 3呢?呢? 現(xiàn)象現(xiàn)象經色逐漸消失,且有白色膠狀沉淀生成經色逐漸消失,且有白色膠狀沉淀生成 結論結論難溶于水的弱酸難溶于水的弱酸 方程式方程式NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=2NaCl+H+2HCl=2NaCl+H2 2SiOSiO3 3 NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=2NaCl+H+2HCl=2NaCl+H2 2SiOSiO3 3 三、硅酸鹽三、硅酸鹽 硅酸鈉(硅酸鈉(NaNa2 2SiOSiO3 3):): 實驗實驗4 42P2P71 71 硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。硅酸鹽是由硅、氧和金屬組
9、成的化合物的總稱。 NaNa2 2SiOSiO3 3溶液(水玻璃)溶液(水玻璃) 木材防火、黏膠劑等木材防火、黏膠劑等 放入蒸餾水放入蒸餾水放入放入NaNa2 2SiOSiO3 3飽和溶液飽和溶液 現(xiàn)象現(xiàn)象燃燒燃燒無明火,不燃燒無明火,不燃燒 結論結論NaNa2 2SiOSiO3 3不易燃燒,不易燃燒,可作防火劑可作防火劑 NaNa2 2SiOSiO3 3 : Na : Na2 2O OSiOSiO2 2 AlAl2 2(Si(Si2 2O O5 5)(OH)(OH)4 4 : Al : Al2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O Ca(AlCa(Al2 2SiSi3 3
10、O O10 10) )3H 3H2 2O KAlSiO KAlSi3 3O O8 8 鈣沸石鈣沸石正長石正長石 高嶺石高嶺石 硅酸鹽的改寫:硅酸鹽的改寫: 硅酸鹽是構成地殼巖石的主要成分(硅酸鹽是構成地殼巖石的主要成分(5%5%) 四、硅酸鹽工業(yè)四、硅酸鹽工業(yè) 1 1、玻璃:、玻璃: 原料:純堿、石灰石和石英原料:純堿、石灰石和石英 NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 CaCO CaCO3 3+SiO+SiO2 2=CaSiO=CaSiO3 3+CO+CO2 2 主要成分:主要成分:NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSi
11、OCaSiO3 3、SiOSiO2 2 ( (NaNa2 2O OCaOCaO6SiO6SiO2 2) 2 2、水泥:、水泥:主要原料:粘土和石灰石主要原料:粘土和石灰石 石膏石膏作用是調節(jié)水泥硬化速度作用是調節(jié)水泥硬化速度 3 3、陶瓷:、陶瓷:主要原料:粘土主要原料:粘土 4 4、特殊含硅化合物、特殊含硅化合物碳化硅碳化硅SiCSiC,俗名,俗名金剛砂金剛砂 (金剛石,二氧化硅)(金剛石,二氧化硅),具有的空間網狀結構,具有的空間網狀結構,硬度硬度 大,熔點高大,熔點高 五、硅五、硅 1 1、存在和狀態(tài):、存在和狀態(tài): (1)(1)只有化合態(tài),無游離態(tài);只有化合態(tài),無游離態(tài); (2)(2)
12、晶體硅和無定型硅。晶體硅和無定型硅。 2 2、物理性質:、物理性質: 灰黑色,有金屬光澤、硬而脆的固體,熔沸點較高?;液谏?,有金屬光澤、硬而脆的固體,熔沸點較高。 3 3、化學性質:、化學性質:不活潑不活潑 (1)(1)常溫下:常溫下: Si+4HF=SiFSi+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2 Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2 注:與酸(除注:與酸(除HFHF)堿不反應,其它氧化劑,如)堿不反應,其它氧化劑,如ClCl2 2、 O O2 2、H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3等常溫下都不與硅起反應。等常
13、溫下都不與硅起反應。 (2)(2)加熱時:與某些非金屬反應加熱時:與某些非金屬反應 Si+OSi+O2 2=SiO=SiO2 2 4 4、用途:、用途:半導體材料半導體材料 5 5、工業(yè)制粗硅(課本練習):、工業(yè)制粗硅(課本練習): SiOSiO2 2+2C=Si+2CO+2C=Si+2CO 高溫高溫 粗硅提純:粗硅提純: Si+2ClSi+2Cl2 2=SiCl=SiCl4 4 高溫高溫 SiClSiCl4 4+2H+2H2 2=Si+4HCl=Si+4HCl 高溫高溫 SiOSiO2 2 粗硅粗硅 SiClSiCl4 4 Si Si +C +Cl+C +Cl2 2 精餾精餾+H+H2 2
14、高溫高溫高溫高溫 高溫高溫 在實驗室里,將細砂粉(在實驗室里,將細砂粉(SiOSiO2 2)與鎂粉混合加)與鎂粉混合加 熱,也可得到粗硅,反應的化學方程式為熱,也可得到粗硅,反應的化學方程式為: : 這樣得到的硅不純凈,往往含有過量的鎂、氧這樣得到的硅不純凈,往往含有過量的鎂、氧 化鎂及硅化鎂(化鎂及硅化鎂(MgMg2 2SiSi)等,這些雜質可用鹽)等,這些雜質可用鹽 酸除去,有關反應的化學方程式為酸除去,有關反應的化學方程式為: : SiOSiO2 2+2Mg=2MgO+Si+2Mg=2MgO+Si 高溫高溫 MgO+2HCl=MgClMgO+2HCl=MgCl2 2+H+H2 2O O MgMg2 2Si+4HCl=2MgClSi+4HCl=2MgCl2 2+SiH+SiH4 4 Mg+2HCl=MgClMg+2HCl=MgCl2 2+H+H2 2 1、制造光導纖維的主要原料是(、制造光導纖維的主要原料是( ) A.晶體硅晶體硅 B.二氧化硅二氧化硅 C.石墨石墨 D.硅酸鈉硅酸鈉 3、下列物質中、下列物質中,不能用玻璃瓶來盛裝的是不能用
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