1、硅和二氧化硅,第七章,碳族元素 無機非金屬材料,硅的分布與存在,分布：自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。是構(gòu)成礦物和巖石的主要成分。 存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài),如二氧化硅（SiO2）-石英、水晶 硅酸鹽（SiO32-） -高嶺石、黏土等,硅的物理性質(zhì),硅有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體。 晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。它的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點和沸點高，硬度大。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。,晶體硅,硅單質(zhì),硅的晶體結(jié)構(gòu),硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石,（1）與氟氣反應(yīng)：,（2）與氫氟酸反應(yīng)：,（3）與強堿溶液反應(yīng)：,（4）與氯氣反應(yīng)：,（5）與氧氣反應(yīng)：,

2、Si+2F2=SiF4,Si+4HF=SiF4+2H2,注：常溫下Cl2、O2、H2SO4、HNO3等都不與硅起反應(yīng)。,硅的化學(xué)性質(zhì),（6）與氫氣反應(yīng)：,Si 2H2 = SiH4（不穩(wěn)定）,高溫,硅的化學(xué)性質(zhì),性質(zhì),Si,C,相 似 點,1、常溫下化學(xué) 性質(zhì)穩(wěn)定,2、加熱條件下都 能與氧氣反應(yīng),3、與H2的反應(yīng),不 同 點,1、與某些酸的反應(yīng),2、與強堿反應(yīng),Si+O2=SiO2,C+O2=CO2,Si+4HF=SiF4+2H2 ,C+2H2SO4（濃）= CO2+SO2+2H2O,Si+2NaOH+H2O= Na2SiO3+2H2,不反應(yīng),不反應(yīng),不反應(yīng),很困難,很困難,硅的用途,集成電路

3、、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體材料，還可以制成太陽能電池,集成電路 晶體管,變壓器鐵芯（含硅4%的鋼有導(dǎo)磁性）,耐酸設(shè)備（含硅15%左右的鋼有耐酸性）,制合金,太陽能電池,工業(yè)制粗硅：,粗硅提純：,工業(yè)上：,硅的工業(yè)制法,二氧化硅(SiO2),二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石。天然二氧化硅也叫硅石，是一種堅硬難熔的固體。,硅石,硅礦山,二氧化硅,純凈的二氧化硅晶體叫做水晶。SiO2是化學(xué)式，不是分子式。因為在二氧化硅晶體中，1個硅原子與4個氧原子形成4個共價鍵，即每一個硅原子周圍結(jié)合4個氧原子；同時每個氧原子與兩個硅原子結(jié)合。因此它是硅原子與氧原子按1 ：2的原子個數(shù)比組成的具

4、有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。,物理性質(zhì)：硬度大、熔點高、難溶于水,晶體的化學(xué)式為SiO2,不表示有SiO2分子組成，晶體中只有硅氧原子，無分子,二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)（不活潑）,可以與堿和堿性氧化物反應(yīng): SiO2 CaO CaSiO3 SiO2 2OHSiO32H2O 弱氧化性: SiO22C Si 2CO 與鹽反應(yīng)（固體）: SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2 只與氫氟酸（一種酸）反應(yīng)（腐蝕玻璃）: SiO2 + 4HF =SiF4 + 2H2O,不與水反應(yīng)：SiO2+H2OH2SiO3（怎樣制硅酸）,高溫,高溫,高溫,SiO2是酸性氧化物,特性,硅酸不能由SiO2直接制取，只能通過可溶性硅

5、酸鹽與酸反應(yīng)制取。硅酸不溶于水，是弱酸，其酸性比碳酸還弱,不能使指示劑變色，它不穩(wěn)定，受熱易分解為SiO2。,思考：,1、為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞（玻璃中含有SiO2）？,2、實驗室中保存氫氟酸時能否用玻璃儀器？,3、比較碳酸和硅酸的酸性，如何來證明？,4、怎樣由SiO2制取硅酸？,酸性：H2CO3 H2SiO3,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,Na2SiO3+2HCl=2NaCl +H2SiO3,Na2SiO3的水溶液叫做水玻璃,是無色粘稠液體，是一種礦物膠，做粘合劑、防腐劑。,(白色膠狀固體),SiO2 +2NaOH=Na2SiO3 +H2O,SiO

6、2 + 4HF=SiF4 + 2H2O(氫氟酸用塑料瓶裝，不能用玻璃瓶裝),高溫,二氧化硅與二氧化碳的比較,高溫,均屬于酸性氧化物,4HF+SiO2=SiF4+2H2O,只與HF反應(yīng)：,碳酸和硅酸性質(zhì)比較,物質(zhì),化學(xué)式,酸酐,制法,水溶性,酸性比較,硅 酸,碳 酸,H2SiO3,H2CO3,SiO2,CO2,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl,CO2+H2O=H2CO3,難溶于水,溶于水,H2CO3H2SiO3,二氧化硅的存在和用途,硅酸鹽組成的表示方法,硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，多數(shù)難溶于水，只有鉀、鈉鹽是可溶的。通?？捎枚趸韬徒饘傺趸锏男问絹肀硎竟杷猁}的組成。

7、表示方法：金屬元素氧化物寫在前面，再寫SiO2，最后寫H2O；氧化物之間用“”隔開。,金屬氧化物 二氧化硅 水,CaOAl2O33SiO23H2O,Na2OSiO2,Al2O32SiO22H2O,K2O Al2O3 6SiO2,鈣長石 CaAl2SiO6,CaO Al2O3 SiO2,如：KAlSi3Ox,X=8,（1/2K2O1/2Al2O33SiO2）,（K2OAl2O36SiO2）,注意事項： 1、氧化物之間用 “” 隔開 2、前后原子個數(shù)守恒 3、金屬按金屬活潑順序表 4、系數(shù)為分?jǐn)?shù)時應(yīng)化為整數(shù),氧化物的書寫方法：,較活潑金屬氧化物,二氧化硅,水,活潑金屬氧化物,順序：,練習(xí):,1、下

8、列溶液通入過量二氧化碳后，最終有沉淀的是（ ） A CaCl2 B Ca(ClO)2 C Na2SiO3 D Ca(OH)2 溶液 E 飽和Na2CO3溶液,3、寫出下列變化的化學(xué)方程式：,C、E,2、下列有關(guān)物質(zhì)的用途（括號中為用途）錯誤的（ ） （A）鍺和硅（半導(dǎo)體材料）（B）二氧化硅（制光導(dǎo)纖維） （C）水玻璃（用作粘合劑）（D）原硅酸（用作耐火材料）,D,硅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系,Si,O2,SiO2,HF,或F2,SiF4,NaOH,Na2SiO3,HF,NaOH,或Na2CO3,CaCO3,CaSiO3,C,H2SiO3,NaOH,H+或CO2,或CaO,水晶晶體,水 晶 制 品,6,水 晶,瑪 瑙,瑪瑙,硅及其化合物的特殊性,1、硅的還原性比碳強，而碳在高溫下能從二氧