硅,二氧化硅課件(人教版必修1)1

1、u硅元素硅元素(silicon)(silicon)在地殼中的含量在地殼中的含量氧氧48.6%硅硅26.3%鋁鋁7.73%鐵鐵4.75%鈣鈣3.45%鈉鈉2.74%鉀鉀2.47%硅硅26.3%u硅的分布與存在硅的分布與存在 硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的和土壤、約占地殼總量的90%90%以上。以上。 硅是一種親氧元素硅是一種親氧元素,在自然界中它總是與氧相互化合的，因在自然界中它總是與氧相互化合的，因此硅此硅都以化合態(tài)都以化合態(tài)存在于自然界，主要以氧化物及硅酸鹽的存在于自然界，主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在。

2、形式存在。第第AA族的二兄弟碳和硅族的二兄弟碳和硅豪門二杰豪門二杰碳元素碳元素硅元素硅元素形成了無數(shù)種構(gòu)成人類和其它形成了無數(shù)種構(gòu)成人類和其它地球生物等的有機(jī)物，地球生物等的有機(jī)物，“統(tǒng)治統(tǒng)治了有機(jī)界了有機(jī)界”。煤、石油等有機(jī)化產(chǎn)品和材料煤、石油等有機(jī)化產(chǎn)品和材料是現(xiàn)代化的基石是現(xiàn)代化的基石構(gòu)成了地殼大部分巖石、沙子構(gòu)成了地殼大部分巖石、沙子和土壤，和土壤， “統(tǒng)治了地殼統(tǒng)治了地殼” 硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素本元素, “ 統(tǒng)治無機(jī)礦物界統(tǒng)治無機(jī)礦物界”硅酸鹽工業(yè)的陶瓷、玻璃、硅酸鹽工業(yè)的陶瓷、玻璃、水泥等使人類生活日新月異水泥等使人類生活日新月異1、存在形式、

3、存在形式晶體硅無定形硅硅有晶體硅和無定形硅兩種。硅有晶體硅和無定形硅兩種。一一、硅單質(zhì)硅單質(zhì)2、物理性質(zhì)：、物理性質(zhì)：晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點體。晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(1410)和沸點都很高，硬度大。和沸點都很高，硬度大。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。u硅的原子結(jié)構(gòu)硅的原子結(jié)構(gòu) 硅原子和碳原子的最外電子層均有硅原子和碳原子的最外電子層均有4個個電子，其原子既不易失去也不易得到電子，電子，其原子既不易失去也不易得到電子，主要形成四價的化合物。主要形成四價的化合物。Si+148

4、 42 +642C在高溫條件下，單質(zhì)硅能與在高溫條件下，單質(zhì)硅能與O2和和Cl2等非金屬等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。單質(zhì)反應(yīng)。常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，只能跟常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，只能跟F2、HF和和 NaOH溶液反應(yīng)。溶液反應(yīng)。Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2SiO2 SiO23 、硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)Si + 2Cl2 = SiCl4工業(yè)上，用工業(yè)上，用焦炭在高溫下焦炭在高溫下還原石英砂可還原石英砂可制得粗硅制得粗硅，粗粗硅跟氯氣反應(yīng)硅跟氯氣反應(yīng)經(jīng)提純得到經(jīng)提純得到 SiCl4后再用后再用氫氣還原制得氫氣還原制得純硅：純硅：4、硅的工業(yè)制

5、備、硅的工業(yè)制備硅單硅單質(zhì)質(zhì)SiO22CSi(粗粗)2CO 高溫高溫SiCl42H2Si(純純)4HCl 高溫高溫Si(粗粗)2Cl2SiCl4 （1）反應(yīng)中焦炭做（）反應(yīng)中焦炭做（ ）A.還原劑還原劑 B.氧化劑氧化劑 C.二者都不是二者都不是（2）反應(yīng)）反應(yīng) 屬于（屬于（ ），反應(yīng)），反應(yīng) 屬于（屬于（ ）A.化合反應(yīng)化合反應(yīng) B.分解反應(yīng)分解反應(yīng) C.氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng) D.非氧化還原反應(yīng)非氧化還原反應(yīng) E.置換反應(yīng)置換反應(yīng)AACCESiO22CSi(粗粗)2CO Si(粗粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(純純)4HCl 根據(jù)以下反應(yīng)回答下列問題：根據(jù)以下反應(yīng)回答下列問

6、題：5、用途：太陽能電池、用途：太陽能電池、計算機(jī)芯片以及半導(dǎo)體計算機(jī)芯片以及半導(dǎo)體材料、信息技術(shù)等材料材料、信息技術(shù)等材料和人造衛(wèi)星、登月車、和人造衛(wèi)星、登月車、火星探測器等動力設(shè)備火星探測器等動力設(shè)備新能源。新能源。硅太陽能電池硅太陽能電池硅芯片是各種計算機(jī)、微電子產(chǎn)品的核心硅芯片是各種計算機(jī)、微電子產(chǎn)品的核心硅單硅單質(zhì)質(zhì)二、二氧化硅和硅酸二、二氧化硅和硅酸 SiO2是硅的重要化合物。地球上是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的的12，其存在形態(tài)有，其存在形態(tài)有結(jié)晶形結(jié)晶形和和無定形無定形兩大類，通稱硅石。兩大類，通稱硅石。（一）二氧化硅（一

7、）二氧化硅1、存在、存在硅石（硅石（12%）結(jié)晶形結(jié)晶形（石英晶體）（石英晶體）無定形無定形硅藻土硅藻土 SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的12，其存，其存在形態(tài)有在形態(tài)有結(jié)晶形結(jié)晶形和和無定形無定形兩大類，通稱硅兩大類，通稱硅石。石。水晶水晶瑪瑙瑪瑙石英石英水晶晶體二氧化硅晶體二氧化硅紫水晶紫水晶薔薇石英薔薇石英茶晶茶晶黃水晶黃水晶晶體二氧化硅晶體二氧化硅瑪瑙瑪瑙晶體二氧化硅晶體二氧化硅二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途危害：危害： 在隧道開鑿，石英粉加工等工作在隧道開鑿，石英粉加工等

8、工作環(huán)境下易形成含有二氧化硅的粉塵，人環(huán)境下易形成含有二氧化硅的粉塵，人長期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會患長期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會患硅肺病（舊稱矽肺）。硅肺?。ㄅf稱矽肺）。物理性質(zhì)物理性質(zhì):_化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性:_通常條件下，很穩(wěn)定通常條件下，很穩(wěn)定硬度大、熔點高、難溶于水硬度大、熔點高、難溶于水 為什么二氧化硅和二氧化碳物理為什么二氧化硅和二氧化碳物理性質(zhì)有這性質(zhì)有這么么大的差別？大的差別？是結(jié)構(gòu)上的不同是結(jié)構(gòu)上的不同SiOSiOSiO2 2是由是由SiSi和和O O按按1 1：2 2的比例組成的立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，沒有的比例組成的立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，沒有SiOSiO2 2 分子存在，

9、只存在硅氧原子。分子存在，只存在硅氧原子。 因此性質(zhì)很穩(wěn)定因此性質(zhì)很穩(wěn)定 CDE下列說法錯誤的是（下列說法錯誤的是（ ） A . SiO2 是二氧化硅的化學(xué)式是二氧化硅的化學(xué)式 B . SiO2 晶體是由晶體是由Si和和O按按1:2的比例所的比例所 組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體 C .SiO4 四面體只存在于二氧化硅晶體中四面體只存在于二氧化硅晶體中D . 沙子里含無定形二氧化硅沙子里含無定形二氧化硅 E . 石英就是水晶石英就是水晶 F . SiO2 從古到今被人類廣泛地應(yīng)用著，從古到今被人類廣泛地應(yīng)用著， 是因為是因為SiO2 的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和它在自的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和它在

10、自 然界的廣泛存在然界的廣泛存在化學(xué)性質(zhì)很不活潑，氫氟酸（化學(xué)性質(zhì)很不活潑，氫氟酸（ HFHF）是唯一）是唯一可以與之反應(yīng)的酸?？梢耘c之反應(yīng)的酸。SiO2+4HF=SiF4 +2H2O化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì):實驗室能不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸？注意：玻璃中含有注意：玻璃中含有SiOSiO2 2，所以可以用，所以可以用HFHF來刻蝕玻璃。來刻蝕玻璃。（1 1）特性：）特性：化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì):實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？ 高溫高溫3、與鹽反應(yīng)：與鹽反應(yīng)：( (所以，不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如所以，不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如NaOHNaOH、KOHKOH、NaNa2 2C

11、OCO3 3、NaNa2 2SiOSiO3 3等溶液。等溶液。) )Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3 +SiO2 = CaSiO3 + CO2高溫高溫4、弱氧化性：弱氧化性：SiO2 + 2C Si + 2CO高溫高溫某同學(xué)根據(jù)某同學(xué)根據(jù)氫氟酸反應(yīng)氫氟酸反應(yīng),推斷推斷性性 質(zhì)質(zhì)二氧化碳二氧化碳(CO2)二氧化硅二氧化硅(SiO2)SiO2與與CO2化學(xué)性質(zhì)的比較化學(xué)性質(zhì)的比較 22232222223223223高溫高溫24 2酸性氧化物酸性氧化物與堿性氧化與堿性氧化物反應(yīng)物反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿反應(yīng)與水反應(yīng)與水反應(yīng)與氫氟酸反應(yīng)與氫氟酸反應(yīng)Na2CO3+SiO2=Na2SiO3

12、+CO2CaCO3 +SiO2 = CaSiO3 + CO2高溫高溫Na2CO3+CO2=2NaHCO3CaCO3 +CO2 = Ca(HCO3)2與鹽反應(yīng)與鹽反應(yīng) 我們知道二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸我們知道二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，但，但是是SiO2不能與水直接化合成不能與水直接化合成H2SiO3，這，這是一個特例。是一個特例。 思考：思考：SiOSiO2 2不能直接和水化合成不能直接和水化合成H H2 2SiOSiO3 3，那怎樣制備，那怎樣制備H H2 2SiOSiO3呢？呢？ 思考思考2 2制制取原理：取原理：強(qiáng)強(qiáng)酸制弱酸酸制弱酸現(xiàn)現(xiàn) 象象結(jié)結(jié) 論論方程式方程式離子方離子方程式程式滴入酚

13、酞溶液呈滴入酚酞溶液呈紅色紅色Na2SiO3+2HCl = H2SiO3（膠體）（膠體）+2NaCl再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，有透明膠凍狀物質(zhì)產(chǎn)生色，有透明膠凍狀物質(zhì)產(chǎn)生SiO32- + 2H+ = H2SiO3 （膠體）（膠體）a、Na2SiO3溶液呈堿性，溶液呈堿性，b、可溶性、可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸，硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠 硅酸是一種硅酸是一種白色粉末狀白色粉末狀的的固固體體，它，它不溶于水不溶于水；是一種很；是一種很弱弱的的酸，酸，不能使指示劑變色不能

14、使指示劑變色。 二、硅酸二、硅酸( )( )H H2 2SiOSiO3 3問一問硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)什硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？么現(xiàn)象？為什么？ 硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)白硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)白色渾濁。因為發(fā)生下列反應(yīng)：色渾濁。因為發(fā)生下列反應(yīng)：SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 常溫下，常溫下，Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3，說明，說明H2CO3的酸性強(qiáng)于的酸性強(qiáng)于H2SiO3 ；在高；在高溫下，溫下， Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2說明說明H2SiO3酸性強(qiáng)于酸性強(qiáng)于H2CO3?高溫 CO2通入下列各溶液中，無明顯通入下列各溶液中，無明顯現(xiàn)象發(fā)生的是（現(xiàn)象發(fā)生的是（ ）A、氯化鈣溶液、氯化鈣溶液 B、澄清石灰水、澄清石灰水C、硅酸鈉溶液、硅酸鈉溶液A合作討論：合作討論： H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O（2）不穩(wěn)定（比）不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定），受熱易分解穩(wěn)定），受熱易分解 H2SiO3 = H2O + SiO2 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì): :弱弱酸性。只能與酸性。只能與強(qiáng)堿強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)