硅及其化合物ppt课件.ppt

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1、硅及其化合物硅及其化合物学习目标学习目标 了解单质硅，二氧化硅，硅酸盐主要存在形式，了解单质硅，二氧化硅，硅酸盐主要存在形式，知道它们的主要用途。知道它们的主要用途。 掌握二氧化硅的化学性质，能够熟练写出其化学掌握二氧化硅的化学性质，能够熟练写出其化学方程式，并灵活应用。方程式，并灵活应用。 掌握硅酸的性质和制备，知道硅酸盐的性质以及掌握硅酸的性质和制备，知道硅酸盐的性质以及玻璃的制备方法。玻璃的制备方法。知识框架知识框架1.硅存在形式物理性质化学性质制备2.SiO2存在结构物理性质化学性质3.硅酸物理性质化学性质用途硅酸及硅胶的制备4.硅酸盐概念表示形式常见的硅酸盐及硅酸盐材料玻璃的制备。项

2、目项目碳碳硅硅在自然界中的存在在自然界中的存在既有化合态又有游离态既有化合态又有游离态 在地壳中在地壳中仅以化合态仅以化合态 存在，含量居存在，含量居第二第二原子结构示意图原子结构示意图 物理性质物理性质黑色，固体黑色，固体 ，金刚石：硬度大，熔点高，金刚石：硬度大，熔点高，不导电；不导电；石墨石墨: :熔点高，质软，能导熔点高，质软，能导电电金属光泽的灰黑色固体，金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆熔点高，硬度大，有脆性，性，半导体材料半导体材料主要化合价主要化合价0 0，+4+40 0，+4+4主要用途主要用途金刚石，石墨等金刚石，石墨等硅芯片（半导体）硅芯片（半导体），硅，硅太阳能

3、电池太阳能电池一.硅（Si）1.1.存在及物理性质存在及物理性质Si+14842 +642C2.化学性质化学性质化学性质碳碳硅硅与非金属单与非金属单质反应质反应C+O2=CO2;（氧气充足）（氧气充足）2C+O2=2CO;（氧气不足）氧气不足）Si+2F2=SiF4; Si+O2=SiO2;Si+2Cl2=SiCl4;与氧化物反与氧化物反应应C+2CuO=2Cu+CO2， C+H2O（g）=CO+H2 不反应不反应与酸反应与酸反应与浓硫酸，浓硝酸反应与浓硫酸，浓硝酸反应Si+HF=SiF4+2H2（硅只与（硅只与HF反反应）应）与碱反应与碱反应不反应不反应Si2NaOHH2ONa2SiO32H

4、2（唯一与碱反应放氢气的非（唯一与碱反应放氢气的非金属）金属）高温高温点燃高温高温高温高温3.硅的制备硅的制备反应原理：反应原理：（1）制粗硅：主要以）制粗硅：主要以SiO2为原料：为原料：SiO2+2C=Si+2CO；（粗硅）；（粗硅）（2）粗硅提纯：）粗硅提纯：Si（粗硅）（粗硅）+2Cl2=SiCl4； SiCl4+H2=Si+4HCl（纯硅）（纯硅）高温高温【 小试身手】例例1：下列关于硅说法正确的是（）：下列关于硅说法正确的是（）A.硅是人类将太阳能转化为电能的常用材料硅是人类将太阳能转化为电能的常用材料B.由粗硅制的单晶硅不涉及氧化还原反应。由粗硅制的单晶硅不涉及氧化还原反应。C.

5、Si2NaOHH2ONa2SiO32H2，Si是还原剂，是还原剂，NaOH和和H2O是氧化剂。是氧化剂。D.盐酸可以与硅反应，故可采用盐酸为抛光液抛光单晶硅盐酸可以与硅反应，故可采用盐酸为抛光液抛光单晶硅例例2：下列关于硅和碳的比较，正确的是（）：下列关于硅和碳的比较，正确的是（）A.碳能将二氧化硅中的硅还原成硅，说明碳的还原性比硅强。碳能将二氧化硅中的硅还原成硅，说明碳的还原性比硅强。B.碳和硅的最高正价都是碳和硅的最高正价都是+4价。价。C.硅元素在地壳中含量居第硅元素在地壳中含量居第2，碳居第，碳居第1位位D.自然界的硅和碳的存在形式既有游离态又有化合态自然界的硅和碳的存在形式既有游离态

6、又有化合态AB3.制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯硅常用以下反应制造太阳能电池需要高纯度的硅，工业上制高纯硅常用以下反应实现实现Si(s)3HCl()=SiHCl3()H2() SiHCl3H2=Si3HCl对上述两个反应的下列叙述中，错误的是对上述两个反应的下列叙述中，错误的是( )A.反应中反应中HCl是还原剂是还原剂 B.反应是置换反应反应是置换反应 C由于反应放热，则反应一定吸热由于反应放热，则反应一定吸热 D.两个反应都是氧化还两个反应都是氧化还原反应原反应B二二.硅的化合物硅的化合物(一一)SiO21.存在存在：结晶形。例如：结晶形。例如：玻璃玻璃，水晶，玛瑙，石英，硅石

7、，沙子。，水晶，玛瑙，石英，硅石，沙子。无定形。无定形。3.物理性质物理性质熔点高熔点高硬度大硬度大难溶于水难溶于水2.结构结构 SiO2晶体是由晶体是由Si和和O按按1:2的比例所组成的的比例所组成的立体网状结构立体网状结构的的晶体。晶体。不存在不存在SiO2分子，是以分子，是以Si和和O原子构成原子构成。通常用。通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。来表示二氧化硅的组成。 SiO2不是分子式，而是化学不是分子式，而是化学式（晶体中原子个数最简单的整数比）式（晶体中原子个数最简单的整数比）4.化学性质化学性质化学性质CO2SiO2与水生成碳酸生成碳酸不反应不反应与CCO2+ C = 2CO S

8、iO22CSi2CO与酸不反应不反应SiO24HFSiF42H2O（用于用于刻蚀玻璃刻蚀玻璃）与氢氧化钠CO2(少少) + 2NaOH = Na2CO3 +H2OCO2(多多) + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与碱性氧化物CO2+ CaO = CaCO3 SiO2+ CaO = CaSiO3与盐反应CO2+ Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3CO2+ Na2SiO3 + H2O=H2SiO3+Na2CO3 SiO2+ Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2SiO2+ CaCO3 = CaSiO3 + CO2 两者相同点

9、都是酸性氧化物，都能与强碱和碱性氧化物反应都有弱氧化性高温高温高温高温 SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上SiO2在自然界的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。在自然界的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。光导纤维光导纤维石英坩埚石英坩埚玻璃仪器玻璃仪器精美瓷器精美瓷器5.5.用途用途1、关于二氧化硅说法错误的是（、关于二氧化硅说法错误的是（ ） A、二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成。、二氧化硅分子由一个硅原子和两个氧原子构成。 B、不能由二氧化硅跟水直接作用制取硅酸。、不能由二氧化硅跟水直接作用制取硅酸。

10、C、二氧化硅能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，所、二氧化硅能与氢氟酸反应，又能与烧碱反应，所以它是两性氧化物。以它是两性氧化物。 D、二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别。、二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很大差别。AC【小试牛刀小试牛刀】2、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ） A、SiO2溶于水显酸性溶于水显酸性 B、二氧化硅也叫硅酸酐、二氧化硅也叫硅酸酐 C、SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸是酸性氧化物，它不溶于任何酸 D、因高温时、因高温时SiO2与与Na2CO3反应放出反应放出CO2，所以硅酸，所以硅酸酸性比碳酸强酸性比碳酸强B3、证明生石灰中既混有石英、又混有石灰石的正

11、确方法是、证明生石灰中既混有石英、又混有石灰石的正确方法是( )A.加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出 B.加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解C.加热至高温、观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成加热至高温、观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成D.先加过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有先加过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解D（二）硅酸（二）硅酸（H2SiO3）1.物理性质：物理性质：溶解度很小，难溶于水溶解

12、度很小，难溶于水2.化学性质化学性质（1）弱酸性：酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色）弱酸性：酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（强酸制弱酸）（强酸制弱酸） H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3（2）不稳定性）不稳定性（比（比H2CO3稳定）稳定）：受热易分解：受热易分解H2SiO3 = H2O + SiO23.用途用途硅胶可用作干燥剂，也可作催化剂的载体硅胶可用作干燥剂，也可作催化剂的载体4.硅酸的制备硅酸的制备(强酸制弱酸强酸制弱酸)可用可溶性的硅酸钠和其他酸制备，所得溶液

13、凝成硅酸溶胶。可用可溶性的硅酸钠和其他酸制备，所得溶液凝成硅酸溶胶。SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO35.硅胶的制备硅胶的制备H2SiO3 硅酸凝胶硅酸凝胶 硅酸干凝胶硅酸干凝胶 “硅胶硅胶”干燥脱水干燥脱水聚合聚合【即学即练】【即学即练】例例1.1.能证明碳酸比硅酸的酸性强的实验是（）能证明碳酸比硅酸的酸性强的实验是（）A.CO2A.CO2能溶于水生成碳酸，而能溶于水生成碳酸，而SiO2SiO2却不能溶于水却不能溶于水B.B.高温时发生反应高温时发生反应; ;SiOSiO2

14、2+ Na+ Na2 2COCO3 3 = = NaNa2 2SiOSiO3 3 + CO + CO2 2C.C.碳酸比硅酸受热易分解碳酸比硅酸受热易分解D.D.将将CO2CO2通入的通入的NaNa2 2SiOSiO3 3水溶液中，有白色沉淀生成水溶液中，有白色沉淀生成例例2.2.为确定为确定HClHCl、H2CO3H2CO3、H2SiO3H2SiO3的酸性强弱，某同学设计了如上图所示的装置，的酸性强弱，某同学设计了如上图所示的装置，一次实验即可达到目的（不必选其他酸性物质）。请据此回答：一次实验即可达到目的（不必选其他酸性物质）。请据此回答： (1) (1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏

15、斗所盛试剂应为锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为 _。 (2) (2)装置装置B B所盛的试剂是所盛的试剂是_，其作用是，其作用是_。 (3) (3)装置装置C C所盛试剂是所盛试剂是_，C C中反应的离子方程中反应的离子方程 。 （4 4）由此得出结论是，酸性）由此得出结论是，酸性 由强到弱依次是：由强到弱依次是：。 【解题思路：强酸【解题思路：强酸+ +弱酸盐弱酸盐-弱酸弱酸+ +强酸盐强酸盐】 D稀盐酸稀盐酸饱和碳酸氢钠饱和碳酸氢钠吸收吸收HCl气体气体硅酸钠溶液硅酸钠溶液盐酸盐酸碳酸碳酸硅酸硅酸SiO32-+CO2（少量）（少量）+H2O=CO32-+H2SiO3(四)硅

16、酸盐1.定义：硅酸盐由定义：硅酸盐由硅，氧，和金属元素硅，氧，和金属元素组成的化合物的总称组成的化合物的总称2.表示形式：表示形式：化学式法化学式法（表示组成简单的硅酸盐）（表示组成简单的硅酸盐） 如：硅酸钠：如：硅酸钠：Na2SiO3 氧化物法氧化物法（表示复杂的硅酸盐）用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成（表示复杂的硅酸盐）用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成例：例：石棉石棉CaMg3Si4O12 ：CaO3MgO4SiO2 （氧化物的顺序按化学式中元素的排列顺序）（氧化物的顺序按化学式中元素的排列顺序）长石长石KAlSi3O8 ：K2OAl2O36SiO2 （分数化整）（分数化整

17、）【注意：（【注意：（1）氧化物顺序：活泼金属氧化物）氧化物顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅二氧化硅水；氧化物之间用水；氧化物之间用“”连接。（连接。（2）各原子总个数比符合原来的组成，分数化整）各原子总个数比符合原来的组成，分数化整数。】数。】3 3、最简单的硅酸盐、最简单的硅酸盐硅酸钠硅酸钠可溶于水，水溶液呈碱性，其水溶液叫可溶于水，水溶液呈碱性，其水溶液叫水玻璃水玻璃，又叫，又叫泡花碱泡花碱，可用于，可用于制备硅胶制备硅胶，做，做木材防火剂木材防火剂等。等。5 5、硅酸盐材料的制备：、硅酸盐材料的制备：原料：水泥：石灰石和黏土原料：水泥：石灰石和黏土 玻璃：纯

18、碱，石灰石，石英玻璃：纯碱，石灰石，石英 陶瓷：黏土陶瓷：黏土 制备玻璃涉及的反应：制备玻璃涉及的反应：4.4.三大传统的硅酸盐材料产品：三大传统的硅酸盐材料产品：水泥、玻璃、陶瓷水泥、玻璃、陶瓷；水泥主要成分：水泥主要成分：3CaOSiO2 ,2CaOSiO2 ,3CaOAl2O3 玻璃的主要成分：玻璃的主要成分：Na2OCaO6SiO2陶瓷的主要成分：黏土陶瓷的主要成分：黏土Al2O3SiO22H2O【即学即练】1 1下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶存放的是下列试剂可用带玻璃塞的玻璃瓶存放的是 ( () )A ANaOHNaOH溶液溶液 B BNaNa2 2SiOSiO3 3溶液溶液 C C盐

19、酸盐酸 D D氢氟酸氢氟酸2 2下列有关下列有关NaNa2 2COCO3 3溶液、溶液、NaNa2 2SiOSiO3 3溶液的共同点的描述中不正确的是溶液的共同点的描述中不正确的是( () )A A水溶液均显碱性水溶液均显碱性 B B滴入盐酸均有气泡产生滴入盐酸均有气泡产生C C均能与均能与COCO2 2反应反应D D均不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶保存均不能用带磨口玻璃塞的试剂瓶保存CB3 3露置于空气中一段时间后的露置于空气中一段时间后的水玻璃水玻璃会浑浊。向此浑浊溶液中加入稀盐酸，会生成白会浑浊。向此浑浊溶液中加入稀盐酸，会生成白色沉淀，同时伴随有气泡产生。用化学方程式解释产生上述现象的原因

20、：色沉淀，同时伴随有气泡产生。用化学方程式解释产生上述现象的原因：（1）溶液变浑浊：）溶液变浑浊： ；（2）生成白色沉淀：）生成白色沉淀： ；（3）产生气泡：）产生气泡： 4.三硅酸镁是一种胃病患者常用的制酸剂，该物质难溶于水，服用后能中和过多三硅酸镁是一种胃病患者常用的制酸剂，该物质难溶于水，服用后能中和过多的胃酸，把三硅酸镁的胃酸，把三硅酸镁Mg2Si3O8nH2O改写成氧化物的形式改写成氧化物的形式_，写出，写出它中和胃酸它中和胃酸(胃酸的主要成分是胃酸的主要成分是HCl)的化学方程式的化学方程式_。Na2SiO3+CO2（少量）+H2O=Na2CO3+H2SiO3Na2SiO3 + 2

21、HCl =2NaCl + H2SiO3Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO22MgO3SiO2nH2OMg2Si3O8nH2O+4HCl=2MgCl2+3H2SiO3+(n-1)H2O【随堂演练】1.下列离子方程式，正确的是下列离子方程式，正确的是 （ ）A澄清石灰水中通入过量二氧化碳：澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca2+ +2OH-+CO2=CaCO3+H2OB碳酸钠溶液中加入二氧化硅：碳酸钠溶液中加入二氧化硅：CO32-+SiO2=SiO32- +CO2C二氧化硅与烧碱溶液反应：二氧化硅与烧碱溶液反应：SiO2 +2OH- = SiO32-+H2OD硅酸与烧碱溶液中和：硅酸与

22、烧碱溶液中和：H2SiO3 +2OH- = SiO32-+2H2O2.现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验（每一步试现代建筑的门窗框架常用电解加工成的古铜色硬铝制造。取硬铝样品进行如下实验（每一步试剂均过量），由此可以推知硬铝的组成为剂均过量），由此可以推知硬铝的组成为 （ ）A、Al、Cu、Mg、Si、Mn BAl、Mg、Si、ZnCAl、Fe、C、Cu DAl、Si、Zn、NaCDA3 3、下列说法中，错误的是下列说法中，错误的是( )( )A A硅酸是不挥发性酸，它与食盐反应生成氯化氢硅酸是不挥发性酸，它与食盐反应生成氯化氢B B氢氟酸能和玻璃发生化学

23、反应，所以氢氟酸要存放在塑料瓶中氢氟酸能和玻璃发生化学反应，所以氢氟酸要存放在塑料瓶中C C水玻璃有粘性，所以要存放在带橡胶塞的试剂瓶中水玻璃有粘性，所以要存放在带橡胶塞的试剂瓶中D D烧碱液能腐蚀玻璃并生成硅酸钠，所以烧碱液要存放在带橡胶塞的玻璃烧碱液能腐蚀玻璃并生成硅酸钠，所以烧碱液要存放在带橡胶塞的玻璃瓶中瓶中A4.由硅、铁、铝组成的试样由硅、铁、铝组成的试样19.4g均匀地分成等质量的均匀地分成等质量的两份两份：一份与足量的稀硫酸反应：一份与足量的稀硫酸反应可产生气体可产生气体aL；一份与足量的氢氧化钠溶液反应也能产生同种气体；一份与足量的氢氧化钠溶液反应也能产生同种气体bL，合并两次

24、，合并两次所收集的气体共所收集的气体共11.2L，试分析此试样的组成？（气体均在标准状况下，试分析此试样的组成？（气体均在标准状况下测得其体积，测得其体积，且且a=ba=b）硅：硅：2.8;铁：铁：11.2;铝：铝：5.4 4.根据右图所示的组织之间的转化关系，回答下列有关问题。根据右图所示的组织之间的转化关系，回答下列有关问题。 （1）写出）写出A、B、C、D各物质的名称：各物质的名称：A ，B ，C ，D 。 （2）写出）写出DA的化学方程式的化学方程式_ 。 （3）写出下列变化的离子方程式：）写出下列变化的离子方程式： BC _； DB _。5.5.某学生兴趣小组想利用高岭土某学生兴趣小

25、组想利用高岭土其主要成分是其主要成分是Al2 2O O3 32SiO2 22H2 2OO试验新型的净水剂。试验程试验新型的净水剂。试验程序如下：序如下： 其中滤液其中滤液E就是欲求的净水剂。试回答下列问题：就是欲求的净水剂。试回答下列问题：写出混合物写出混合物A、B，滤液，滤液C、D的主要成分的主要成分A A： ；B： ；C： ；D： 。写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程写出高岭土与纯碱熔融的两个化学方程式式 ； 该试验中，熔融高岭土可以选用的坩埚有该试验中，熔融高岭土可以选用的坩埚有 A A玻璃坩埚玻璃坩埚 B B瓷坩埚瓷坩埚 C C氧化铝坩埚氧化铝坩埚 D D铁坩埚铁坩埚A：NaAlO2 2和和Na2 2SiOSiO3 3；B：NaAlO2 2和和Na2 2SiOSiO3 3；C：AlCl3 3；D：H2 2SiOSiO3 3。Al2 2O O3 3Na2 2COCO3 3 2 NaAlO2 NaAlO2 2CO2 2；SiO2 2Na2 2COCO3 3 2 Na2 Na2 2SiOSiO3 3CO2 2D