硅及其化合物92116PPT課件

1、學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解單質(zhì)硅，二氧化硅，硅酸鹽主要存在形式，知道它們的主要用途。 掌握二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)，能夠熟練寫出其化學(xué)方程式，并靈活應(yīng)用。 掌握硅酸的性質(zhì)和制備，知道硅酸鹽的性質(zhì)以及玻璃的制備方法。第1頁/共23頁知識(shí)框架1.硅存在形式物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)制備2.SiO2存在結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)3.硅酸物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)用途硅酸及硅膠的制備4.硅酸鹽概念表示形式常見的硅酸鹽及硅酸鹽材料玻璃的制備。第2頁/共23頁項(xiàng)目項(xiàng)目碳碳硅硅在自然界中的存在在自然界中的存在既有化合態(tài)又有游離態(tài)既有化合態(tài)又有游離態(tài) 在地殼中在地殼中僅以化合態(tài)僅以化合態(tài) 存在，含量居存在，含量居第二第二原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖 物

2、理性質(zhì)物理性質(zhì)黑色，固體黑色，固體 ，金剛石：硬度大，熔點(diǎn)高，金剛石：硬度大，熔點(diǎn)高，不導(dǎo)電；不導(dǎo)電；石墨石墨: :熔點(diǎn)高，質(zhì)軟，能導(dǎo)熔點(diǎn)高，質(zhì)軟，能導(dǎo)電電金屬光澤的灰黑色固體，金屬光澤的灰黑色固體，熔點(diǎn)高，硬度大，有脆熔點(diǎn)高，硬度大，有脆性，性，半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料主要化合價(jià)主要化合價(jià)0 0，+4+40 0，+4+4主要用途主要用途金剛石，石墨等金剛石，石墨等硅芯片（半導(dǎo)體）硅芯片（半導(dǎo)體），硅，硅太陽能電池太陽能電池一.硅（Si）1.1.存在及物理性質(zhì)Si+14842 +642C第3頁/共23頁2.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)碳碳硅硅與非金屬單與非金屬單質(zhì)反應(yīng)質(zhì)反應(yīng)C+O2=CO2;（氧氣充足

3、）（氧氣充足）2C+O2=2CO;（氧氣不足）氧氣不足）Si+2F2=SiF4; Si+O2=SiO2;Si+2Cl2=SiCl4;與氧化物反與氧化物反應(yīng)應(yīng)C+2CuO=2Cu+CO2， C+H2O（g）=CO+H2 不反應(yīng)不反應(yīng)與酸反應(yīng)與酸反應(yīng)與濃硫酸，濃硝酸反應(yīng)與濃硫酸，濃硝酸反應(yīng)Si+HF=SiF4+2H2（硅只與（硅只與HF反應(yīng)）反應(yīng)）與堿反應(yīng)與堿反應(yīng)不反應(yīng)不反應(yīng)Si2NaOHH2ONa2SiO32H2（唯一與堿反應(yīng)放氫氣的非（唯一與堿反應(yīng)放氫氣的非金屬）金屬）高溫點(diǎn)燃高溫高溫第4頁/共23頁 3.硅的制備反應(yīng)原理：（1）制粗硅：主要以SiO2為原料：SiO2+2C=Si+2CO；（粗

4、硅）（2）粗硅提純：Si（粗硅）+2Cl2=SiCl4； SiCl4+H2=Si+4HCl（純硅）高溫第5頁/共23頁【 小試身手】 例1：下列關(guān)于硅說法正確的是（）A.硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的常用材料B.由粗硅制的單晶硅不涉及氧化還原反應(yīng)。C.Si2NaOHH2ONa2SiO32H2，Si是還原劑，NaOH和H2O是氧化劑。D.鹽酸可以與硅反應(yīng)，故可采用鹽酸為拋光液拋光單晶硅例2：下列關(guān)于硅和碳的比較，正確的是（）A.碳能將二氧化硅中的硅還原成硅，說明碳的還原性比硅強(qiáng)。B.碳和硅的最高正價(jià)都是+4價(jià)。C.硅元素在地殼中含量居第2，碳居第1位D.自然界的硅和碳的存在形式既有游離態(tài)又有化合態(tài)

5、AB第6頁/共23頁 3.制造太陽能電池需要高純度的硅，工業(yè)上制高純硅常用以下反應(yīng)實(shí)現(xiàn)Si(s)3HCl()=SiHCl3()H2() SiHCl3H2=Si3HCl 對(duì)上述兩個(gè)反應(yīng)的下列敘述中，錯(cuò)誤的是( )A.反應(yīng)中HCl是還原劑 B.反應(yīng)是置換反應(yīng) C由于反應(yīng)放熱，則反應(yīng)一定吸熱 D.兩個(gè)反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)B第7頁/共23頁二.硅的化合物 (一)SiO21.存在：結(jié)晶形。例如：玻璃，水晶，瑪瑙，石英，硅石，沙子。無定形。3.物理性質(zhì)熔點(diǎn)高硬度大難溶于水2.結(jié)構(gòu) SiO2晶體是由Si和O按1:2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。不存在SiO2分子，是以Si和O原子構(gòu)成。通常用SiO2來表

6、示二氧化硅的組成。 SiO2不是分子式，而是化學(xué)式（晶體中原子個(gè)數(shù)最簡(jiǎn)單的整數(shù)比）第8頁/共23頁4.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性化學(xué)性質(zhì)質(zhì)CO2SiO2與水生成碳酸生成碳酸不反應(yīng)不反應(yīng)與CCO2+ C = 2CO SiO22CSi2CO與酸不反應(yīng)不反應(yīng)SiO24HFSiF42H2O（用于（用于刻蝕玻璃）刻蝕玻璃）與氫氧化鈉CO2(少少) + 2NaOH = Na2CO3 +H2OCO2(多多) + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O與堿性氧化物CO2+ CaO = CaCO3 SiO2+ CaO = CaSiO3與鹽反應(yīng)CO2+ Na2CO3 + H2

7、O = 2NaHCO3CO2+ Na2SiO3 + H2O=H2SiO3+Na2CO3 SiO2+ Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2SiO2+ CaCO3 = CaSiO3 + CO2 兩者相同點(diǎn)都是酸性氧化物，都能與強(qiáng)堿和堿性氧化物反應(yīng)都有弱氧化性高溫高溫高溫高溫第9頁/共23頁 SiO2的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了它具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)，加上的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了它具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)，加上SiO2在自然界的廣泛存在，從古到今都被人類廣泛地應(yīng)用著。在自然界的廣泛存在，從古到今都被人類廣泛地應(yīng)用著。光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維石英坩堝石英坩堝玻璃儀器玻璃儀器精美瓷器精美瓷器5.5.用途第10頁/共23

8、頁1、關(guān)于二氧化硅說法錯(cuò)誤的是（、關(guān)于二氧化硅說法錯(cuò)誤的是（ ） A、二氧化硅分子由一個(gè)硅原子和兩個(gè)氧原子構(gòu)成。、二氧化硅分子由一個(gè)硅原子和兩個(gè)氧原子構(gòu)成。 B、不能由二氧化硅跟水直接作用制取硅酸。、不能由二氧化硅跟水直接作用制取硅酸。 C、二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，又能與燒堿反應(yīng)，所、二氧化硅能與氫氟酸反應(yīng)，又能與燒堿反應(yīng)，所以它是兩性氧化物。以它是兩性氧化物。 D、二氧化硅和二氧化碳在物理性質(zhì)上有很大差別。、二氧化硅和二氧化碳在物理性質(zhì)上有很大差別。AC【小試牛刀小試牛刀】2、下列說法正確的是（、下列說法正確的是（ ） A、SiO2溶于水顯酸性溶于水顯酸性 B、二氧化硅也叫硅酸酐、二氧化硅也

9、叫硅酸酐 C、SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸是酸性氧化物，它不溶于任何酸 D、因高溫時(shí)、因高溫時(shí)SiO2與與Na2CO3反應(yīng)放出反應(yīng)放出CO2，所以硅酸，所以硅酸酸性比碳酸強(qiáng)酸性比碳酸強(qiáng)B第11頁/共23頁 3、證明生石灰中既混有石英、又混有石灰石的正確方法是( )A.加入過量鹽酸，觀察是否有氣泡冒出 B.加入過量燒堿溶液，觀察是否有固體溶解C.加熱至高溫、觀察是否有氣泡冒出，是否有硅酸鈣生成D.先加過量鹽酸攪拌，觀察是否有不溶物剩余及氣泡出現(xiàn)；若有不溶物則濾出，投入到氫氧化鈉溶液中看其是否溶解D第12頁/共23頁（二）硅酸（H2SiO3）1.物理性質(zhì)：溶解度很小，難溶于水2.化學(xué)性質(zhì)（

10、1）弱酸性：酸性比碳酸弱，不能使指示劑變色Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（強(qiáng)酸制弱酸） H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3（2）不穩(wěn)定性（比H2CO3穩(wěn)定）：受熱易分解H2SiO3 = H2O + SiO23.用途硅膠可用作干燥劑，也可作催化劑的載體第13頁/共23頁 4.硅酸的制備(強(qiáng)酸制弱酸)可用可溶性的硅酸鈉和其他酸制備，所得溶液凝成硅酸溶膠。SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO

11、35.硅膠的制備H2SiO3 硅酸凝膠 硅酸干凝膠 “硅膠”干燥脫水聚合第14頁/共23頁【即學(xué)即練】 例1.1.能證明碳酸比硅酸的酸性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)是（）A.CO2A.CO2能溶于水生成碳酸，而SiO2SiO2卻不能溶于水B.B.高溫時(shí)發(fā)生反應(yīng); ;SiOSiO2 2+ Na+ Na2 2COCO3 3 = = NaNa2 2SiOSiO3 3 + CO + CO2 2C.C.碳酸比硅酸受熱易分解D.D.將CO2CO2通入的NaNa2 2SiOSiO3 3水溶液中，有白色沉淀生成 例2.2.為確定HClHCl、H2CO3H2CO3、H2SiO3H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如上圖所示的裝置，

12、一次實(shí)驗(yàn)即可達(dá)到目的（不必選其他酸性物質(zhì)）。請(qǐng)據(jù)此回答： (1) (1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液，分液漏斗所盛試劑應(yīng)為 _。 (2) (2)裝置B B所盛的試劑是_，其作用是_。 (3) (3)裝置C C所盛試劑是_，C C中反應(yīng)的離子方程 。 （4 4）由此得出結(jié)論是，酸性 由強(qiáng)到弱依次是：。 【解題思路：強(qiáng)酸+ +弱酸鹽-弱酸+ +強(qiáng)酸鹽】 D稀鹽酸飽和碳酸氫鈉吸收HCl氣體硅酸鈉溶液鹽酸碳酸硅酸SiO32-+CO2（少量）+H2O=CO32-+H2SiO3第15頁/共23頁(四)硅酸鹽1.定義：硅酸鹽由硅，氧，和金屬元素組成的化合物的總稱2.表示形式：化學(xué)式法（表示組成簡(jiǎn)單的硅酸鹽）

13、如：硅酸鈉：Na2SiO3 氧化物法（表示復(fù)雜的硅酸鹽）用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成例：石棉CaMg3Si4O12 ：CaO3MgO4SiO2 （氧化物的順序按化學(xué)式中元素的排列順序）長(zhǎng)石KAlSi3O8 ：K2OAl2O36SiO2 （分?jǐn)?shù)化整）【注意：（1）氧化物順序：活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水；氧化物之間用“”連接。（2）各原子總個(gè)數(shù)比符合原來的組成，分?jǐn)?shù)化整數(shù)?！? 3、最簡(jiǎn)單的硅酸鹽、最簡(jiǎn)單的硅酸鹽硅酸鈉硅酸鈉可溶于水，水溶液呈堿性，其水溶液叫可溶于水，水溶液呈堿性，其水溶液叫水玻璃水玻璃，又叫，又叫泡花堿泡花堿，可用于，可用于制備硅膠制備硅膠，做，做木材防

14、火劑木材防火劑等。等。第16頁/共23頁5 5、硅酸鹽材料的制備：、硅酸鹽材料的制備：原料：水泥：石灰石和黏土原料：水泥：石灰石和黏土 玻璃：純堿，石灰石，石英玻璃：純堿，石灰石，石英 陶瓷：黏土陶瓷：黏土 制備玻璃涉及的反應(yīng)：4.4.三大傳統(tǒng)的硅酸鹽材料產(chǎn)品：水泥、玻璃、陶瓷；水泥主要成分：3CaOSiO2 ,2CaOSiO2 ,3CaOAl2O3 玻璃的主要成分：Na2OCaO6SiO2陶瓷的主要成分：黏土Al2O3SiO22H2O第17頁/共23頁【即學(xué)即練】1 1下列試劑可用帶玻璃塞的玻璃瓶存放的是下列試劑可用帶玻璃塞的玻璃瓶存放的是 ( () )A ANaOHNaOH溶液溶液 B B

15、NaNa2 2SiOSiO3 3溶液溶液 C C鹽酸鹽酸 D D氫氟酸氫氟酸2 2下列有關(guān)下列有關(guān)NaNa2 2COCO3 3溶液、溶液、NaNa2 2SiOSiO3 3溶液的共同點(diǎn)的描述中不正確的是溶液的共同點(diǎn)的描述中不正確的是( () )A A水溶液均顯堿性水溶液均顯堿性 B B滴入鹽酸均有氣泡產(chǎn)生滴入鹽酸均有氣泡產(chǎn)生C C均能與均能與COCO2 2反應(yīng)反應(yīng)D D均不能用帶磨口玻璃塞的試劑瓶保存均不能用帶磨口玻璃塞的試劑瓶保存CB3 3露置于空氣中一段時(shí)間后的露置于空氣中一段時(shí)間后的水玻璃水玻璃會(huì)渾濁。向此渾濁溶液中加入稀鹽酸，會(huì)生成白會(huì)渾濁。向此渾濁溶液中加入稀鹽酸，會(huì)生成白色沉淀，同時(shí)

16、伴隨有氣泡產(chǎn)生。用化學(xué)方程式解釋產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因：色沉淀，同時(shí)伴隨有氣泡產(chǎn)生。用化學(xué)方程式解釋產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因：（1）溶液變渾濁：）溶液變渾濁： ；（2）生成白色沉淀：）生成白色沉淀： ；（3）產(chǎn)生氣泡：）產(chǎn)生氣泡： 4.三硅酸鎂是一種胃病患者常用的制酸劑，該物質(zhì)難溶于水，服用后能中和過多三硅酸鎂是一種胃病患者常用的制酸劑，該物質(zhì)難溶于水，服用后能中和過多的胃酸，把三硅酸鎂的胃酸，把三硅酸鎂Mg2Si3O8nH2O改寫成氧化物的形式改寫成氧化物的形式_，寫出，寫出它中和胃酸它中和胃酸(胃酸的主要成分是胃酸的主要成分是HCl)的化學(xué)方程式的化學(xué)方程式_。Na2SiO3+CO2（少量）+H2O

17、=Na2CO3+H2SiO3Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO22MgO3SiO2nH2OMg2Si3O8nH2O+4HCl=2MgCl2+3H2SiO3+(n-1)H2O第18頁/共23頁【隨堂演練】 1.下列離子方程式，正確的是 （ ）A澄清石灰水中通入過量二氧化碳：Ca2+ +2OH-+CO2=CaCO3+H2OB碳酸鈉溶液中加入二氧化硅：CO32-+SiO2=SiO32- +CO2C二氧化硅與燒堿溶液反應(yīng)：SiO2 +2OH- = SiO32-+H2OD硅酸與燒堿溶液中和：H2SiO3 +2OH- = SiO32

18、-+2H2O2.現(xiàn)代建筑的門窗框架常用電解加工成的古銅色硬鋁制造。取硬鋁樣品進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（每一步試劑均過量），由此可以推知硬鋁的組成為 （ ）A、Al、Cu、Mg、Si、Mn BAl、Mg、Si、ZnCAl、Fe、C、Cu DAl、Si、Zn、NaCDA第19頁/共23頁3 3、下列說法中，錯(cuò)誤的是下列說法中，錯(cuò)誤的是( )( )A A硅酸是不揮發(fā)性酸，它與食鹽反應(yīng)生成氯化氫硅酸是不揮發(fā)性酸，它與食鹽反應(yīng)生成氯化氫B B氫氟酸能和玻璃發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以氫氟酸要存放在塑料瓶中氫氟酸能和玻璃發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以氫氟酸要存放在塑料瓶中C C水玻璃有粘性，所以要存放在帶橡膠塞的試劑瓶中水玻璃有粘性，所以

19、要存放在帶橡膠塞的試劑瓶中D D燒堿液能腐蝕玻璃并生成硅酸鈉，所以燒堿液要存放在帶橡膠塞的玻璃燒堿液能腐蝕玻璃并生成硅酸鈉，所以燒堿液要存放在帶橡膠塞的玻璃瓶中瓶中A4.由硅、鐵、鋁組成的試樣由硅、鐵、鋁組成的試樣19.4g均勻地分成等質(zhì)量的均勻地分成等質(zhì)量的兩份兩份：一份與足量的稀硫酸反應(yīng)：一份與足量的稀硫酸反應(yīng)可產(chǎn)生氣體可產(chǎn)生氣體aL；一份與足量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)也能產(chǎn)生同種氣體；一份與足量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)也能產(chǎn)生同種氣體bL，合并兩次，合并兩次所收集的氣體共所收集的氣體共11.2L，試分析此試樣的組成？（氣體均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，試分析此試樣的組成？（氣體均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)得其體積，測(cè)得其體積，且且a=ba=b）硅：2.8;鐵：11.2;鋁：5.4