412硅酸盐和硅.pptx

第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角_硅硅俊美的高山俊美的高山银白的沙滩银白的沙滩肥沃的土壤肥沃的土壤u硅的分布与存在硅的分布与存在地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，是由硅的氧化物及硅酸盐是由硅的氧化物及硅酸盐构成的，约构成的，约占地壳质量的占地壳质量的90%90%以上。以上。硅的存在特点及存在形式硅的存在特点及存在形式Al-7.7%O-48.6%Si-26.3%地地壳壳中中元元素素质质量量分分数数你知道吗？你知道吗？硅是一种硅是一种亲氧元素亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合在自然界中它总是与氧相互化合的，因此硅的，因此硅都以化合态都以化合态存在于自然界，主要以氧化物及存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。硅酸盐的形式存在。思考：硅原子最外层电子数是多少？思考：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉的哪种元素最外层电子数我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？与它相同？u硅的原子结构硅的原子结构 硅原子的最外电子层有硅原子的最外电子层有4个电子个电子，其，其原子既不易失去也不易得到电子，性质原子既不易失去也不易得到电子，性质稳定，主要形成稳定，主要形成四价四价的化合物。的化合物。Si+148 42一、二氧化硅一、二氧化硅硅石硅石(天然天然SiOSiO2 2)结晶形结晶形无定形无定形(石英晶体石英晶体)水晶水晶玛瑙玛瑙1 1、分类、分类硅藻土硅藻土2 2、二氧化硅的晶体结构、二氧化硅的晶体结构（课本（课本P75P75）SiOSiO2是由是由Si和和O按按1：2的比例组成的的比例组成的 每个每个每个每个Si接接接接 个个个个OO每个每个每个每个OO接接接接 个个个个SiSi 4 4 2 2 基本结构单元基本结构单元晶体结构晶体结构四面体四面体空间网状结构空间网状结构空间网状结构空间网状结构因此性质很稳定因此性质很稳定 3 3、物理性质、物理性质不溶于水，熔沸点比较高，硬度比较大。不溶于水，熔沸点比较高，硬度比较大。4 4、化学性质、化学性质-性质稳定性质稳定,不活泼不活泼 SiO2+2NaOH=Na2SiO3 +H2O（1）是酸性氧化物是酸性氧化物Na2SiO3可溶于水，其水溶液俗名水玻璃，是可溶于水，其水溶液俗名水玻璃，是一种矿物胶一种矿物胶与强碱生成硅酸盐和水与强碱生成硅酸盐和水与碱性氧化物生成盐与碱性氧化物生成盐SiO2 +CaO =CaSiO3 高温高温高温高温猜一猜：猜一猜：这幅彩绘和量筒上的这幅彩绘和量筒上的 刻刻痕是怎么制作出来的呢？痕是怎么制作出来的呢？民间彩绘民间彩绘（3 3）氧化性：氧化性：SiO2+2C=Si+2CO 高温高温（2 2）SiOSiO2 2的特性的特性与氢氟酸（与氢氟酸（HFHF）反应）反应 4HF+SiO2=SiF4+2H2O*用途：雕刻玻璃用途：雕刻玻璃思考：思考：1、为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶、为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中含含SiO2）？）？2、实验室用什么材料的试剂瓶保存氢、实验室用什么材料的试剂瓶保存氢氟酸？氟酸？5 5、用途：、用途：石英：石英：耐高温化学仪器耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟；、石英电子表、石英钟；水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、高级工水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、高级工 艺品和眼镜片；艺品和眼镜片；玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品；玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品；光导纤维光导纤维（高性能通讯材料）、建筑材料、制晶高性能通讯材料）、建筑材料、制晶体硅体硅光学纤维胃镜光学纤维胃镜二二、硅硅酸酸盐盐硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称总称。硅酸盐是一类结构复杂的物质，硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般都不溶一般都不溶于水，化学性质很稳定于水，化学性质很稳定。页岩滑石云母白云石1 1、自然界中的一些硅酸盐、自然界中的一些硅酸盐砂岩硅酸盐矿物硅酸盐矿物锆石ZrSiO4红柱石Al2SiO5钙铝石榴子石Ca3Al2Si3O12镁橄榄石Mg2SiO4和田玉Ca2Mg5(OH)2(Si4O11)2 2 2、硅酸盐的表示方法：、硅酸盐的表示方法：盐化学式法盐化学式法（表示组成简单的硅酸盐）硅酸钠：Na2SiO3 硅酸钙：硅酸钙：CaSiO3(2)盐氧化物法盐氧化物法（表示复杂的硅酸盐）（表示复杂的硅酸盐）用二氧化硅和氧化物的形式来表示其组成硅酸钠：硅酸钠：Na2SiO3 写成：写成：Na2OSiO2 长石：长石：KAlSi3O8 写成：写成：K2OAl2O36SiO2 l书写的原则：书写的原则：l格式：格式：金属氧化物金属氧化物 二氧化硅二氧化硅 水水l顺序：顺序：按按金属活动顺序表依次排列金属活动顺序表依次排列2 2将滑石将滑石MgMg3 3(Si(Si4 4O O1010)(OH)(OH)2 2 改写改写为氧化物形式：为氧化物形式：3MgO4SiO2H2O1 1将将钙铝石榴子石钙铝石榴子石(CaCa3 3AlAl2 2SiSi3 3O O1212)改改写为氧化物形式：写为氧化物形式：将钠长石将钠长石(NaAlSi(NaAlSi3 3O O8 8)改写为氧改写为氧化物形式：化物形式：3CaOAl2O33SiO2Na2OAl2O36SiO2硅酸钠硅酸钠(Na2SiO3)1、物理性质：、物理性质：无色晶体，熔点高，易溶于水，无色晶体，熔点高，易溶于水，其水溶液俗称其水溶液俗称水玻璃水玻璃（呈碱性），俗称（呈碱性），俗称泡花碱，泡花碱，是一种无色粘稠的液体，是一种矿物胶粘性很强是一种无色粘稠的液体，是一种矿物胶粘性很强2、化学性质：、化学性质：硅酸钠水溶液呈碱性，易吸收空气中硅酸钠水溶液呈碱性，易吸收空气中CO2而变质而变质Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3(胶体）胶体）+Na2CO3因此因此Na2SiO3溶液要密封保存溶液要密封保存【实验4-2】P77 Na Na2 2SiOSiO3 3溶液（水玻璃）：溶液（水玻璃）：肥皂填料、木材肥皂填料、木材防火、黏合剂等防火、黏合剂等放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入NaNa2 2SiOSiO3 3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论3 3、硅酸钠（、硅酸钠（NaNa2 2SiOSiO3 3）的应用）的应用制备硅酸制备硅酸燃烧燃烧无明火，不燃烧无明火，不燃烧Na2SiO3不易燃烧，可作防火剂不易燃烧，可作防火剂硅酸（硅酸（H H2 2SiOSiO3 3）1 1、制备、制备【实验【实验4-1】P76 试管中取试管中取35 mL Na2SiO3溶液，溶液，滴入滴入12滴酚酞，逐滴加入稀滴酚酞，逐滴加入稀HCl，边加边振荡。，边加边振荡。静置，观察现象。静置，观察现象。现象现象化学方化学方程式程式离子方离子方程式程式滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变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，同时有白色胶状沉淀产生浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生Na2SiO3+2HCl=2NaCl +H2SiO3SiO32-+2H+=H2SiO3强酸制弱酸强酸制弱酸酸性：硅酸碳酸酸性：硅酸碳酸2 2、化学性质、化学性质H H2 2SiOSiO3 3+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2O OH H2 2SiOSiO3 3=SiO=SiO2 2+H+H2 2O O 弱酸性（很弱）：弱酸性（很弱）：不稳定性：不稳定性：3 3、用途、用途 硅胶可作干燥剂和催化剂载体。硅胶可作干燥剂和催化剂载体。硅酸胶体硅酸胶体硅酸凝胶硅酸凝胶硅酸干凝胶硅酸干凝胶“硅胶硅胶”Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3（胶体）（胶体）+Na2CO3三、传统的三大硅酸盐产品1、陶瓷2、水泥3、玻璃使用量最大的无机非金属材料1、陶瓷2、水泥3、玻璃产品成分：复杂，主要是硅酸盐产品成分：复杂，主要是硅酸盐制造原料：黏土制造原料：黏土生产条件：高温烧结生产条件：高温烧结陶瓷陶瓷陶器炻器汝哥钧定瓷器官古代制陶过程古代制陶过程水泥水泥主要主要原料原料主要主要设备设备主要主要成分成分性性质质应应用用粘土粘土石灰石石灰石石膏石膏水水硬硬性性水水泥泥回回转转窑窑3CaO3CaOSiOSiO2 22CaO2CaOSiOSiO2 2 3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3水泥沙浆水泥沙浆混凝土混凝土 世界第一大坝长江三峡大坝使用水泥将达1.0821010kg水水 泥泥 电电 阻阻水泥水泥玻璃玻璃主要主要原料原料主要主要设备设备主要主要成分成分玻璃窑中发生玻璃窑中发生的主要反应的主要反应纯纯 碱碱石灰石石灰石石石 英英 玻玻璃璃窑窑 Na2SiO3CaSiO3 SiO2 玻玻璃璃、水水泥泥、陶陶瓷瓷生生产产的的共共同同点点：都在高温下，发生了复杂的物理和化学变化。原料都有含硅元素的物质，产品都含有硅酸盐，且都是混合物具有特殊功能的含硅的物质具有特殊功能的含硅的物质硅与碳的化合物碳化硅硅与碳的化合物碳化硅(SiC，俗称金刚，俗称金刚砂砂)，具有金刚石结构，硬度很大，可用，具有金刚石结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮的磨料；作砂纸、砂轮的磨料；含含4硅的硅的硅钢硅钢具有很高的导磁性，主具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；要用作变压器铁芯；人工合成的硅橡胶是目前最好的既耐高温人工合成的硅橡胶是目前最好的既耐高温又耐低温的橡胶，在又耐低温的橡胶，在-60250C仍能保持仍能保持良好的良好的弹性，用于制造火箭、性，用于制造火箭、导弹、飞机机的零件和的零件和绝缘材料等；材料等；人工制造的分子人工制造的分子筛（一种具有均匀微孔（一种具有均匀微孔结构的构的铝硅酸硅酸盐），主要用作吸附），主要用作吸附剂和催化和催化剂。硅橡胶电缆四、硅单质四、硅单质1、分类：、分类：单质硅有晶体和无单质硅有晶体和无定形两种。定形两种。2、物理性质：、物理性质：晶体硅的结晶体硅的结构类似于金刚石，是构类似于金刚石，是带有带有金属光泽的灰黑色固体，金属光泽的灰黑色固体，熔点高（熔点高（1410C）、硬度）、硬度高、有脆性高、有脆性3、化学性质：Si+4HF=SiF4 +2H2 Si+2F2=SiF4 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2常温下，硅的化学性质不活泼。除常温下，硅的化学性质不活泼。除氟气，氢氟酸和强碱外，硅不跟其他氟气，氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质反应：物质反应：加热的条件下，硅能与一些非金属反加热的条件下，硅能与一些非金属反应：应：Si +O2=SiO2Si+2Cl2=SiCl4 Si +C=SiC 高温高温4 4、单晶硅的主要用途、单晶硅的主要用途用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件硅整流器等半导体器件制造太阳能电池制造太阳能电池.水玻璃不具备的用途是水玻璃不具备的用途是 （）A.A.耐酸水泥掺料；耐酸水泥掺料；B.B.木材防腐剂；木材防腐剂；C.C.食品添加剂；食品添加剂；D.D.建筑材料黏合剂。建筑材料黏合剂。.下列工业生产，用石灰石作为原料的（下列工业生产，用石灰石作为原料的（）用海水为原料生产镁，用海水为原料生产镁，制硅酸盐水泥，制硅酸盐水泥，制普通玻制普通玻璃，璃，冶炼生铁，冶炼生铁，制漂白粉。制漂白粉。A.B.A.B.C.C.D.D.巩固练习巩固练习 3、制造光导纤维的主要原料是（、制造光导纤维的主要原料是（）A.晶体硅晶体硅 B.二氧化硅二氧化硅 C.石墨石墨 D.硅酸钠硅酸钠4、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（）A.稳定性：稳定性：CO2 SiO2 B.酸性：酸性：H2SiO3 H2CO3C.熔点：熔点：SiO2 CO2（干冰）（干冰）D.导电能力：导电能力：Si Cu5、下列物质中、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是不能用玻璃瓶来盛装的是()A.烧碱溶液烧碱溶液 B.浓硫酸浓硫酸 C.氢氟酸氢氟酸 D.碳酸钠溶液碳酸钠溶液6、要除去、要除去SiO2中的中的CaO杂质，最适宜的试剂是（杂质，最适宜的试剂是（）A.纯碱溶液纯碱溶液 B 盐酸盐酸 C 硫酸硫酸 D 苛性钠溶液苛性钠溶液7、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（）A.石英坩埚石英坩埚 B.普通玻璃坩埚普通玻璃坩埚 C.铁坩埚铁坩埚 D.陶瓷坩埚陶瓷坩埚BCCBC