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1、,无机非金属材料的主角-硅,学习目标： 1.了解硅元素单质及化合物的主要性质 2.了解粗硅的制备 3.了解无机非金属材料的制备和成分 重难点： 1.硅元素单质及化合物的主要性质 2.无机非金属材料的制备和成分,碳和硅-豪门二杰,自然界中的岩石、沙子、土壤是由什么构成？,地壳质量的约90%，构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤， “统治了地壳”,硅酸盐工业的陶瓷、 玻璃、水泥等使人 类生活日新月异,自主学习一P108： 硅单质的物理性质,色泽： 硬度： 熔沸点： 导电性： 存在形式：,灰黑色，有金属光泽,大,高,良好的半导体材料,化合态,结构和哪种物质相似呢？这结构叫什么呢？,空间网状结构,单质硅有
2、那两种呢？它们之间的关系是什么？,晶体硅和无定形硅，同素异形体,硅既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。硅单质很稳定一般不与其它物质发生反应。,自主学习二P108: 硅单质的化学性质,常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质如：氧气、氯气、硫酸等起反应，但在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。,1.与O2反应： 2.与F2反应： 3. 与Cl2反应：,Si + O2 = SiO2,Si + 2F2 = SiF4,Si + 2Cl2 = SiCl4,4.与氢氟酸反应： 5.与强碱溶液反应：,Si + 4HF = SiF4 + 2H2,Si + 2NaOH + H2
3、O = Na2SiO3 + 2H2,制备,工业上：,SiO2 粗硅 SiCl4 Si,+C +Cl2 精馏+H2,高温,高温,高温,制粗硅： SiO2+2C = 2CO+Si(含杂质的粗硅) 制高纯硅： Si+2Cl2 = SiCl4 生成的液态SiCl4经精馏、除硼、砷等，再用H2 还原 SiCl4+2H2=4HCl+Si(纯度高的多晶硅),高温,高温,高温,硅单质的用途有哪些？,硅是常温下化学性质稳定的半导体材料，广泛用于计算机技术领域；集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。,二、二氧化硅 SiO2,SiO2结构,四面体结构,每个Si
4、原子周围结合4个O，每个O原子跟2个Si相结合，Si与O原子按1：2的比例 组成空间网状结构的晶体,石英晶体是结晶的二氧化硅，石英中无色透明的晶体就是通常所说的水晶,石英具有彩色环状或层状的称为玛瑙。,沙子中含有小粒的石英晶体。沙子的主要成份就是SiO2,SiO2的物理性质,自然界中存在的SiO2称为硅石，像沙子、石英、岩石等主要成分都是SiO2;纯净的SiO2晶体是_色透明晶体、熔沸点_、硬度_、_溶于水。,无,高,大,难,与碱性氧化物反应：,与碱反应 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,1、具有酸性氧化物的通性,SiO2的化学性质,与盐的反应,此反应能称为强酸制弱酸吗？,不能，只
5、能是不挥发性酸制易挥发性酸,化学性质很不活泼，氢氟酸（ HF）是唯一可以与之反应的酸。,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来刻蚀玻璃。 所以氢氟酸不能用玻璃瓶盛装，而用塑料瓶。,2、特殊性,3、弱氧化性,Si02高温下与C作用可制取粗硅,2C+SiO2 Si+2CO,高温,石英坩埚,SiO2的用途,光导纤维简称光纤,实验4-1：在试管中加入3-5ml饱和Na2SiO3溶液，滴入1-2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置，观察现象。,现象：溶液变红，加入盐酸后生成胶状沉淀。,Na2SiO3+2HCl=2NaC
6、l+ H2SiO3,三、硅酸（H2SiO3),（2）硅酸的存在,硅酸浓度较小时易聚合形成硅酸溶胶 硅酸浓度较大时则形成硅酸凝胶 硅酸凝胶干燥脱水硅酸干凝胶， 又称为硅胶 ，吸附水分能力强， 常用作 干燥剂，也用作催化剂的载体,1.硅酸的制备,（1） SiO2不溶于水，不能和水化合生成酸 实验室通过可溶性硅酸盐与 其他酸制得。,硅胶泳帽,硅胶干燥剂,2、物理性质 硅酸 溶于水，其酸性比碳酸 ，硅酸 (填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色,不,弱,不能,3、化学性质 硅酸不稳定，受热易分解： . 硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式为 . 硅酸在水中易聚合形成胶体硅胶吸附水分能
7、力强，常用作 ,H2SiO32NaOH = Na2SiO32H2O,干燥剂,四、硅酸钠和硅酸盐 1、硅酸钠 (1)物理性质 白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 ，又称泡花碱，有黏性 (2)化学性质 水溶液显 _性,水玻璃,碱,与酸性较硅酸强的酸反应，化学方程式分别为： 与盐酸反应： . 与CO2水溶液反应： . (3)用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料,Na2SiO32HCl = H2SiO32NaCl,Na2SiO3CO2H2O = H2SiO3Na2CO3,2硅酸盐 (1)概念：由 元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分 (2)表示方法 硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的
8、形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成 ，钾云母(KH2Al3Si3O12)成 . 钙长石CaAl2Si2O8 镁橄榄石Mg2SiO4 石榴子石CaMg2Al2Si3O12,硅、氧和金属,Na2OSiO2,K2O3Al2O36SiO22H2O,传统无机非金属材料 (1)普通玻璃 主要原料： 、 、 主要成分： 、 、 . 制备方程式：,石灰石,纯碱,石英,CaSiO3,Na2SiO3,SiO2,(2)普通硅酸盐水泥 主要原料： 、 主要设备： 主要成分：_、 _、 _,石灰石,黏土,水泥回转窑,硅酸三钙3CaOSiO2,硅酸三钙2CaOSiO2,铝酸三钙3CaOAl2O3,（3）陶瓷 主要原料：_,以黏土等天然硅酸盐,Goodbye,