《硅及其化合物》

1、 硅及其化合物學(xué)習(xí)目標：學(xué)習(xí)目標：1.認識硅及其重要化合物的性質(zhì)和用途，初步了解認識硅及其重要化合物的性質(zhì)和用途，初步了解硅和二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)以及與性質(zhì)的關(guān)系；硅和二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)以及與性質(zhì)的關(guān)系；2.了解水泥、玻璃的主要成分和簡單生產(chǎn)原理。了解水泥、玻璃的主要成分和簡單生產(chǎn)原理。硅在地殼里的含量僅次于氧而居第硅在地殼里的含量僅次于氧而居第二二位位一、一、硅硅硅硅只以化合態(tài)形式只以化合態(tài)形式存在于自然界存在于自然界（二氧化（二氧化硅和硅酸鹽）硅和硅酸鹽）硅是構(gòu)成地殼中各種礦物和巖石的基本元素硅是構(gòu)成地殼中各種礦物和巖石的基本元素硅單質(zhì)形式硅單質(zhì)形式晶體硅晶體硅無定形硅無定形硅1 1、硅硅的

2、存在的存在2、物理、物理性質(zhì)性質(zhì)原子晶體原子晶體 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料硬度大：硬度大：金剛石金剛石 晶體硅晶體硅熔沸點高：熔沸點高：金剛石金剛石 晶體硅晶體硅硅是灰黑色有金屬光澤硬而脆的固體硅是灰黑色有金屬光澤硬而脆的固體硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖：硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖：Si +142 8 4點燃點燃高溫高溫（1 1）在工業(yè)上，用碳在高溫下還原二氧化硅）在工業(yè)上，用碳在高溫下還原二氧化硅 的方法制得粗硅。的方法制得粗硅。（3 3）生成的）生成的SiClSiCl4 4液體通過精餾，除去其中的液體通過精餾，除去其中的 硼、砷等雜質(zhì)。然后用氫氣還原：硼、砷等雜質(zhì)。然后用氫氣還原：5、硅的制備、硅的制備（2 2

3、）與氯反應(yīng)：）與氯反應(yīng)： 高溫高溫SiO2 2C = Si（粗硅）（粗硅） 2CO高溫高溫Si 2Cl2 = SiCl4高溫高溫SiCl4 2H2 = Si 4HCl6 6、用途、用途高純硅：半導(dǎo)體材料。高純硅：半導(dǎo)體材料。硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的材料硅是人類將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的材料1 1、SiOSiO2 2的存在的存在有結(jié)晶形有結(jié)晶形水晶水晶天天然然的的 SiOSiO2 2 廣泛存在于自然界中的礦物和巖石里廣泛存在于自然界中的礦物和巖石里, ,俗稱俗稱硅石硅石。無定形無定形（石英晶體）（石英晶體）瑪瑙瑪瑙Sio空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最小結(jié)構(gòu)單元為正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最小結(jié)構(gòu)單元為正四面體硬度大

4、硬度大3 3、物理性質(zhì)、物理性質(zhì)難溶于水難溶于水熔沸點高熔沸點高4 4、化學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性( (硅酸的酸酐硅酸的酸酐) )a.SiOa.SiO2 2不與水反應(yīng)不與水反應(yīng) 注注 玻璃的主成分是玻璃的主成分是SiOSiO2 2, ,鑒于鑒于SiOSiO2 2上述性質(zhì)上述性質(zhì),NaOH,NaOH等等堿性藥品的存放不能用玻璃塞堿性藥品的存放不能用玻璃塞, ,只能用橡膠塞。只能用橡膠塞。c.c.與堿性氧化物反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)b.b.與堿反應(yīng)與堿反應(yīng) SiOSiO2 2 + 2NaOH = Na + 2NaOH = Na2 2SiOSiO3 3 + H+ H2 2O O高

5、溫SiOSiO2 2 + CaO + CaO = CaSiO = CaSiO3 3SiOSiO2 2 + Na+ Na2 2COCO3 3 = Na= Na2 2SiOSiO3 3 + CO + CO2 2 高溫高溫d.d.與某些鹽反應(yīng)與某些鹽反應(yīng)SiOSiO2 2 + CaCO+ CaCO3 3 = CaSiO= CaSiO3 3 + CO + CO2 2 高溫高溫特性：與氫氟酸反應(yīng)特性：與氫氟酸反應(yīng)SiOSiO2 2 + 4HF = SiF + 4HF = SiF4 4 + 2H + 2H2 2O O 注注a.a.用氫氟酸來刻蝕玻璃用氫氟酸來刻蝕玻璃 b.b.氫氟酸的保存氫氟酸的保存: :

6、塑料瓶中塑料瓶中, ,不能保存在玻璃瓶中不能保存在玻璃瓶中5 5、用途、用途光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維石英：石英：耐高溫化學(xué)儀器、耐高溫化學(xué)儀器、 石英電子表石英鐘石英電子表石英鐘 水晶：水晶：電子工業(yè)的重要部件、電子工業(yè)的重要部件、 光學(xué)儀器光學(xué)儀器 高級工藝品和眼鏡片高級工藝品和眼鏡片瑪瑙：瑪瑙：精密儀器軸承、精密儀器軸承、 耐磨器皿和裝飾品耐磨器皿和裝飾品（1 1）性質(zhì)：）性質(zhì)： 酸性：酸性：脫水形成脫水形成硅膠硅膠用作干燥劑、吸咐劑用作干燥劑、吸咐劑 NaNa2 2SiOSiO3 3 + CO + CO2 2 + H + H2 2O NaO Na2 2COCO3 3 + H + H2 2SiOS

7、iO3 3H H2 2SiOSiO3 3不溶于水不溶于水H H2 2SiOSiO3 3 H H2 2COCO3 3 H2SiO3SiOSiO2 2 + H+ H2 2O OH H2 2SiOSiO3 3 =四、硅酸鹽四、硅酸鹽1.1.硅酸鈉硅酸鈉硅酸和它們縮水結(jié)合而成的各種酸所對應(yīng)的硅酸和它們縮水結(jié)合而成的各種酸所對應(yīng)的鹽統(tǒng)稱硅酸鹽。硅酸鹽的種類很多，鹽統(tǒng)稱硅酸鹽。硅酸鹽的種類很多，絕大多絕大多數(shù)難溶于水?？扇苄怨杷猁}中，最常見的是數(shù)難溶于水?？扇苄怨杷猁}中，最常見的是硅酸鈉。硅酸鈉。它的它的水溶液水溶液俗稱俗稱水玻璃，水玻璃，水玻璃是一種粘合劑水玻璃是一種粘合劑, ,是木材的防火劑。是木材的

8、防火劑。2.2.硅酸鹽的硅酸鹽的石棉：石棉：CaO 3MgO 4SiO2SiCSiSiO2H2SiO3Na2SiO3C高溫O2點燃C高溫NaOH或Na2CO3H+或CO2H2CaO高溫或CaCO3CaSiO3SiF4HFC高溫NaOHNaOH+H2O五、硅酸鹽工業(yè)五、硅酸鹽工業(yè)1 1、玻璃：、玻璃： 原料：純堿、石灰石和石英原料：純堿、石灰石和石英 NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 CaCO CaCO3 3+SiO+SiO2 2=CaSiO=CaSiO3 3+CO+CO2 2 主要成分：主要成分：NaNa2 2SiOSiO

9、3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiOSiO2 2 （NaNa2 2O OCaOCaO6SiO6SiO2 2） 2 2、水泥：、水泥：主要原料：粘土和石灰石主要原料：粘土和石灰石 石膏石膏作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速度作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速度3 3、陶瓷：、陶瓷：主要原料：粘土主要原料：粘土 4 4、特殊含硅化合物、特殊含硅化合物碳化硅碳化硅SiCSiC，俗名，俗名金剛砂金剛砂（金剛石，二氧化硅）（金剛石，二氧化硅），具有的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 硬度大，熔點高硬度大，熔點高(1)Si(1)Si的還原性大于的還原性大于C C，但，但C C能在高溫下還原出能在高溫下還原出SiSi：硅及其化

10、合物的特性硅及其化合物的特性(6)(6)非金屬氧化物的熔沸點一般較低，但非金屬氧化物的熔沸點一般較低，但SiOSiO2 2的卻很高。的卻很高。(5)SiO(5)SiO2 2是是H H2 2SiOSiO3 3的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它的酸酐，但它不溶于水，不能直接將它 與水作用制備與水作用制備H H2 2SiOSiO3 3。(4)(4)非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)體，但非金屬單質(zhì)一般為非導(dǎo)體，但SiSi為半導(dǎo)體。為半導(dǎo)體。(3)(3)非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用， 但但SiSi能與能與HFHF作用：作用： SiSi4HF = SiF4HF = SiF4 42

11、H2H2 2(2)(2)非金屬單質(zhì)跟堿液作用一般無非金屬單質(zhì)跟堿液作用一般無H H2 2放出，但放出，但SiSi與與NaOHNaOH 反應(yīng)卻放出反應(yīng)卻放出H H2 2：SiSi2NaOH2NaOHH H2 2O = NaO = Na2 2SiOSiO3 32H2H2 2 SiOSiO2 2 + 2C = Si + 2CO + 2C = Si + 2CO (7)(7)酸性氧化物一般不與酸作用，但酸性氧化物一般不與酸作用，但SiOSiO2 2能跟能跟HFHF作用：作用： SiOSiO2 24HF=SiF4HF=SiF4 42H2H2 2O O。 (10)Na(10)Na2 2SiOSiO3 3的水溶液俗稱水玻璃，但它與玻璃的成分大的水溶液俗稱水玻璃，但它與玻璃的成分大 不相同；不相同；(9)(9)因因H H2 2COCO3 3的酸性大于的酸性大于H H2 2SiOSiO3 3，所以在，所以在NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中通入溶液中通入C CO O2 2能發(fā)生下列反應(yīng)：能發(fā)生下列反應(yīng)：NaNa2 2SiO