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1、硅及其重要化合物2021/8/8 星期日1 硅在地壳里的含量仅次于氧而居第二位，硅硅在地壳里的含量仅次于氧而居第二位，硅只以化合态形式只以化合态形式存在于自然界。（硅酸盐和二存在于自然界。（硅酸盐和二氧化硅）氧化硅）一、一、硅的存在硅的存在二、物理二、物理性质性质 硅是灰黑色有金属光泽的固体，硬而脆，硅是灰黑色有金属光泽的固体，硬而脆，熔、沸点较高，是重要的半导体材料熔、沸点较高，是重要的半导体材料2021/8/8 星期日2三、化学性质：三、化学性质：常温下：常温下：加热条件下：加热条件下：与与F2 2与与HF与强碱（如与强碱（如NaOH）Si+2F2=SiF4Si+4HF2=SiF4 +2H
2、2Si +2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 与氧气与氧气与氢气与氢气与氯气与氯气Si+2H2=SiH4高温高温Si+O2=SiO2点燃点燃Si+2Cl2=SiCl4高温高温在常温下，硅的化学性质不活泼，在常温下，硅的化学性质不活泼，在常温下，硅的化学性质不活泼，在常温下，硅的化学性质不活泼，2021/8/8 星期日3（1）在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方）在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅。法制得粗硅。SiO2 2C Si（粗硅）（粗硅）2CO高温（2）与氯反应：）与氯反应：Si 2Cl2 SiCl4(温度为温度为400500)（3）生成的）生成的SiCl4液体通
3、过精馏，除去其中的硼、砷液体通过精馏，除去其中的硼、砷等杂质。然后用氢气还原：等杂质。然后用氢气还原：SiCl4 2H2 Si 4HCl高温四、硅的制备四、硅的制备 注：注：注：注：SiClSiClSiClSiCl4 4 4 4沸点为沸点为沸点为沸点为57.657.657.657.6 2021/8/8 星期日4二氧化硅二氧化硅:酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性(硅酸和原硅酸共同的酸酐硅酸和原硅酸共同的酸酐)a.SiOa.SiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O 注注 玻璃的主成分是玻璃的主成分是SiOSiO2 2,鉴于鉴于SiOSiO2 2上
4、述性质上述性质,NaOH,Ca(OH),NaOH,Ca(OH)2 2等碱性药品的存放不能用玻璃塞等碱性药品的存放不能用玻璃塞,但可以用玻璃瓶但可以用玻璃瓶b.SiOb.SiO2 2+CaO=CaSiO+CaO=CaSiO3 3高温 注注 在用铁矿石炼铁的过程中在用铁矿石炼铁的过程中,炼铁高炉的底部会炼铁高炉的底部会沉积大量的沉积大量的SiOSiO2 2,这时向炉中加入生石灰这时向炉中加入生石灰CaO,CaO,可以可以降低铁中杂质含量降低铁中杂质含量,同时又可以制成水泥渣砖同时又可以制成水泥渣砖,变废变废为宝为宝2021/8/8 星期日5与氢氟酸反应与氢氟酸反应SiOSiO2 2+4HF=SiF
5、+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O 注注 氢氟酸的保存氢氟酸的保存:塑料瓶中塑料瓶中,不能保存在玻不能保存在玻璃瓶中璃瓶中;氢氟酸的制备氢氟酸的制备:在衬铅的器皿中进行在衬铅的器皿中进行;用氢氟酸在玻璃上雕刻或写字能够得到花纹用氢氟酸在玻璃上雕刻或写字能够得到花纹与与NaNa2 2COCO3 3、CaCOCaCO3 3高温反应高温反应SiOSiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 高温高温2021/8/8 星期日6 注注 该反应用于玻璃制造工业；必须注意的该反应用于玻璃制造工业；必须注意的是：这个反应之所以能够发生是：这个反
6、应之所以能够发生并不是因为酸并不是因为酸性性H H2 2SiOSiO3 3 H H2 2COCO3 3，也不是弱酸制强酸的特例，也不是弱酸制强酸的特例SiOSiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 高温高温SOSO2 2+Na+Na2 2COCO3 3=Na=Na2 2SOSO3 3+CO+CO2 2 KCl KCl（l l）+Na+Na（l l）=NaCl=NaCl（l l）+K+K（g g）8508502021/8/8 星期日75 5、用途、用途光导纤维光导纤维石英：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
7、英钟 水晶：水晶：电子工业的重要部件、电子工业的重要部件、光学仪器光学仪器 高级工艺品和眼镜片高级工艺品和眼镜片玛瑙：玛瑙：精密仪器轴承、精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品耐磨器皿和装饰品2021/8/8 星期日8COCO2 2与与SiOSiO2 2的比较的比较物质物质物质物质二氧化硅二氧化硅二氧化硅二氧化硅干冰干冰干冰干冰化学式化学式化学式化学式主要物性主要物性主要物性主要物性化化化化学学学学性性性性质质质质与水反应与水反应与水反应与水反应与酸反应与酸反应与酸反应与酸反应与碱反应与碱反应与碱反应与碱反应与盐反应与盐反应与盐反应与盐反应与碱性氧化与碱性氧化与碱性氧化与碱性氧化物反应物反应物反应物反
8、应SiO2CO2硬度大熔沸点高常温下硬度大熔沸点高常温下为固体不溶于水为固体不溶于水熔沸点低常温下为熔沸点低常温下为气体微溶于水气体微溶于水不反应不反应CO2+H2O=H2CO3SiO2+4HF=SiF4+2H2O不反应不反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2O或或CO2+NaOH=NaHCO3SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2高温Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3SiO2+CaO CaSiO3高温CO2+Na2O Na2CO3返回返回2021/8/8 星期日9硅酸盐硅酸
9、盐1.1.除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水2.2.硅酸钠是常见的可溶性硅酸盐之一，俗硅酸钠是常见的可溶性硅酸盐之一，俗称称泡花碱泡花碱；它的水溶液俗称；它的水溶液俗称水玻璃水玻璃，是一，是一种粘合剂；种粘合剂；硅酸和二氧化硅的制备：硅酸和二氧化硅的制备：水玻璃可保存玻璃瓶中水玻璃可保存玻璃瓶中,但不能使用玻璃塞但不能使用玻璃塞,要用橡胶塞要用橡胶塞 较强酸和可溶性硅酸盐反应制硅酸较强酸和可溶性硅酸盐反应制硅酸2HCl+Na2HCl+Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O=HO=H4 4SiOSiO4 4+2NaCl+2NaClH H4 4SiO
10、SiO4 4 H H2 2SiOSiO3 3 SiO SiO2 2常温分解受热分解2021/8/8 星期日10表示方法：表示方法：通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成硅酸钠：硅酸钠：Na2SiO3高岭石：高岭石：Al2Si2O5(OH)4Na2O SiO2Al2O3 2SiO2 2H2O 3.3.硅酸盐形式与氧化物形式的换算硅酸盐形式与氧化物形式的换算:2021/8/8 星期日11硅酸盐工业硅酸盐工业1 1、玻璃：、玻璃：原料：纯碱、石灰石和石英原料：纯碱
11、、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 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiOSiO2 2 （NaNa2 2OCaO6SiOOCaO6SiO2 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 石膏石膏作用是调节水泥硬化速度作用是调节水泥硬化速度3 3、陶瓷：、陶瓷：主要原料：粘土主要原料：粘土 2021/8/8 星期日122021/8/8 星期日13