《二氧化硅和硅酸》课件PPT

第一节无机非金属材料的主角——硅Si从原子角度认识硅原子----原子结构CSi既不易失去电子，也不易得到电子，所以,硅的化学性质不活泼,主要形成四价化合物．水晶玛瑙一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（1）存在和物性（2）SiO2的化学性质:①酸性氧化物SiO2＋2NaOH==Na2SiO3＋H2OSiO2＋CaO==CaSiO3高温SiO2+2OH-==SiO32-+H2O1、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O图4-6实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶②特性SiO2＋4HF====SiF4↑＋2H2O氢氟酸（HF）是唯一能与SiO2反应的酸氢氟酸：用于雕刻玻璃。保存于塑料瓶中。③与盐反应：Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑高温高温④与碳单质反应：弱氧化性SiO2+2C====Si+2CO↑高温每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角.同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。SiO2正四面体二氧化硅中硅原子与氧原子个数比为1:2,用SiO2来表示二氧化硅的组成,表示Si与O的原子个数比,不是分子式,是化学式。二氧化硅的结构二氧化碳二氧化硅状态物理性质化学性质与水反应与碱反应与碱性氧化物反应与酸反应用途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反应SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OSiO2＋CaO=CaSiO3固态熔点低气态熔点高、硬度大——SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O人工降雨，灭火等装饰、石英坩埚、光导纤维【比较】二氧化碳和二氧化硅高温（3）二氧化硅的用途石英研钵光导纤维坩埚水晶光导纤维、装饰、石英坩埚光学纤维胃镜2、硅酸(H2SiO3)酸性较弱，比碳酸的酸性还弱。H2SiO3是一种白色胶状物质，溶解度很小（白色沉淀）。掌握：酸性强弱顺序HCl＞CO2＞H2SiO3（1）【实验4-1】制取原则：强酸制取弱酸现象结论化学方程式离子方程式滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产生a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d、静置则形成硅酸沉淀。Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3（胶体）SiO32-+2H+==H2SiO3（胶体）SiO32-+H2O+CO2==CO32-+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓用什么实验事实能够证明硅酸的酸性比碳酸弱？向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体，出现白色浑浊，即用H2CO3可制得H2SiO3，可证明H2SiO3的酸性比H2CO3弱。酸制取酸原则：较强酸制取较弱酸，高沸点制取低沸点。（2）化学性质:①弱酸性：只能与强碱发生中和反应。H2SiO3+2NaOH====Na2SiO3+2H2O②不稳定：受热易分解。∆H2SiO3====H2O+SiO2（3）用途硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。常常用做干燥剂。二、硅酸盐1、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称2、性质：硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3、K2SiO3。3、表示方法：（1）化学式法：适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。硅酸钠：Na2SiO3Na2O·SiO2硅酸钙：CaSiO3CaO·SiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2O正长石：KAlSiO3不能写K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2（2）氧化物法：4、硅酸盐在自然界的转化硅酸盐矿石长期受到空气中的二氧化碳和水的侵蚀后,逐渐风化分解,生成的可溶物质随雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤胶体，因其表面积巨大且一般带负电，能吸附NH4+，K+等营养离子，从而具有保肥能力。硅酸盐是如何具有保肥能力的？5、硅酸钠（Na2SiO3）硅酸钠是白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，是一种矿物胶，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。放入蒸馏水放入硅酸钠饱和溶液现象结论水分蒸发后燃烧水分蒸干后不燃烧硅酸钠能防火水不能防火（1）、硅酸钠的物理性质【实验4-2】（3）用途可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的黏合剂和木材、织物的防腐剂及防火剂②与盐反应①与酸反应Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3↓+2NaCl（2）化学性质三.无机非金属材料（1）玻璃：原料：纯碱(Na2CO3)、石灰石和石英(SiO2)设备：玻璃窑①有关反应的化学方程式：Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑②主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(Na2O•CaO•6SiO2)1、传统型硅酸盐材料：（2）水泥：原料：黏土、石灰石、石膏设备：回转窑石膏的作用：调节水泥硬化速度。（3）陶瓷：原料：黏土为原料设备：陶瓷窑新型无机非金属材料：新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等新型无机非金属材料特征：①耐高温、强度高；②具有电学性质；③具有光学性质；④具有生物功能；2、新型材料：（1）具有特殊功能的含硅物质①碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。②硅钢（铁合金）导磁性良好，用作变压器铁芯。③硅橡胶最好的既耐高温又耐低温的橡胶。④分子筛具有均匀微孔结构的铝硅酸盐。（2）新型结构陶瓷材料高温、压电、透明、超导氧化铝陶瓷(人造刚玉)：氧化铝透明陶瓷管氧化铝陶瓷制品氧化铝(Al2O3)陶瓷氮化硅(Si3N4)陶瓷四、硅单质晶体硅是良好的半导体材料1.硅的存在和状态：在自然界中硅元素只有化合态，无游离态；单质硅也有晶体硅和无定形硅。2.物理性质：单质硅是灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔沸点较高。3.化学性质：在常温下,硅的化学性质不活泼,除氟气、氢氟酸和强碱外,硅不跟其他物质如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。即：4.工业制粗硅：SiO2+2C====Si+2CO↑粗硅提纯：Si+2Cl2====SiCl4SiCl4+2H2====Si+4HCl高温高温高温①Si+4HF=SiF4+2H2↑②Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑③Si+O2==SiO25.硅的用途：半导体材料硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心。硅太阳能电池