《單質(zhì)硅和二氧化硅》名師課件

硅元素及其物質(zhì)家族單質(zhì)硅和二氧化硅Si26.3%自然界中沒有游離態(tài)的硅石英、硅酸鹽、鋁硅酸鹽巖石、土壤、沙子90%以上O46%親氧元素計(jì)算機(jī)與晶體硅單質(zhì)硅分為晶體硅與無定型硅。晶體硅是一種灰黑色有金屬光澤的晶體，硬而脆。高純度的晶體硅是很好的半導(dǎo)體材料，用于制作計(jì)算機(jī)CPU的芯片。單晶硅太陽能電池的性能穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換效率高，體積小，質(zhì)量輕，很適合作太空航天器上的電源。

在常溫下，晶體硅的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，一般只與氧化性極強(qiáng)的氟氣、強(qiáng)堿溶液、HF-HNO3混合溶液反應(yīng)。但在加熱條件下，晶體硅的化學(xué)性質(zhì)變得活潑起來，可以與氧氣，鹵素單質(zhì)等多種物質(zhì)反應(yīng)。晶體硅CPU太陽能電池物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)常溫（）加熱（）反應(yīng)實(shí)例用途表1晶體硅性質(zhì)總結(jié)小組討論（1）為什么在常溫下晶體硅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定？（2）晶體硅作為非金屬單質(zhì)，為什么能夠表現(xiàn)出一些金屬單質(zhì)的特點(diǎn)？小組討論（1）在工業(yè)制粗硅的反應(yīng)中，SiO2和C分別表現(xiàn)出怎樣的化學(xué)性質(zhì)？從化合價(jià)角度分析，SiO2為什么會(huì)表現(xiàn)這一化學(xué)性質(zhì)？（2）工業(yè)制粗硅的反應(yīng)產(chǎn)物為什么是CO而不是CO2？工業(yè)制粗硅計(jì)算機(jī)的芯片需要高純硅，自然界中沒有游離態(tài)的硅，工業(yè)上為了獲得高純硅，一般是先制粗硅，再將粗硅提煉成高純硅。工業(yè)制粗硅是在電爐中，用過量的焦炭在高溫下還原二氧化硅制得。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiO2+2C===Si+2CO↑

高溫多姿多彩的SiO2地球上存在的天然SiO2約占地殼質(zhì)量的12%，有晶體型和無定型兩類。晶體型SiO2主要存在于石英和瑪瑙中。石英是主要造巖礦物之一，又叫硅石。純凈的石英無色透明，屬于原子晶體，熔點(diǎn)1650℃、莫氏硬度7、難溶于水。希臘人將無色、透明的石英稱為“潔白的冰”，即我們通常所說的水晶。石英常因含有少量雜質(zhì)而變?yōu)榘胪该骰虿煌该鲙в忻利愵伾木w，如紫水晶、薔薇水晶、煙水晶等。純度低的石英就是通常所說的沙子。

無定型SiO2主要指硅藻土，它是海洋微生物硅藻的遺體堆積形成的沉積物。在傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品如玻璃、陶瓷、水泥中，也含有SiO2。高純度的SiO2是制備光導(dǎo)纖維的重要材料。SiO2CO2常溫常壓的狀態(tài)熔點(diǎn)硬度水溶性晶體類別表2

SiO2

與CO2物理性質(zhì)的比較思考：為什么SiO2與CO2的物理性質(zhì)差別這么大呢？SiO2水晶高純度的石英SiO2紫水晶SiO2薔薇水晶SiO2煙水晶SiO2沙子純度低的石英SiO2瑪瑙無定型SiO2硅藻土SiO2傳統(tǒng)硅酸鹽材料：玻璃SiO2傳統(tǒng)硅酸鹽材料：陶瓷高純度SiO2光導(dǎo)纖維SiO2的化學(xué)性質(zhì)SiO2除了具有氧化性外，還具有什么化學(xué)性質(zhì)呢？SiO2屬于酸性氧化物，是硅酸(H2SiO3)的酸酐，但由于SiO2難溶于水，所以不能與水直接反應(yīng)生成對應(yīng)的硅酸。

酸性氧化物一般不與酸發(fā)生反應(yīng)，但是SiO2卻有著自己特殊的性質(zhì)，在常溫下可與氫氟酸反應(yīng)：SiO2+4HF=SiF4↑

+2H2O

生活中利用該反應(yīng)雕刻出各種帶有美麗花紋的玻璃。小組討論結(jié)合提供的信息，類比CO2，預(yù)測SiO2具有怎樣的化學(xué)性質(zhì)，小組合作，完成表格3?；瘜W(xué)性質(zhì)SiO2CO2物質(zhì)類別與NaOH與H2O與CaO與HF表3

SiO2與CO2化學(xué)性質(zhì)的比較雕刻玻璃硅酸(H2SiO3)

硅酸是一種難溶于水的白色固體，加熱可以分解成SiO2與H2O。硅酸是一種很弱的酸，可以與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)。

在水中，硅酸分子容易逐漸聚合而形成硅酸溶膠，當(dāng)硅酸濃度較大時(shí)，則形成軟而透明、呈膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后，就成為了疏松多孔的硅酸干凝聚，即硅膠。硅膠具有很強(qiáng)的吸附作用，是很好的干燥劑、吸附劑、催化劑載體。小組討論提取信息，總結(jié)硅酸的性質(zhì)，完成表格4。物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)制備原理表4硅酸性質(zhì)的總結(jié)制備硅酸凝膠實(shí)驗(yàn)步驟：向剛才滴有酚酞的Na2SiO3溶液中，逐滴加入鹽酸，邊加邊振蕩，等待硅酸凝膠的出現(xiàn)。硅橡膠硅橡膠是由一類含硅的有機(jī)物聚合形成的，具有鏈狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)高分子化合物。

硅橡膠在彈性、可塑性等方面具有與普