优质公开课二氧化硅苏教上.ppt
硅和二氧化硅,硅在自然界中的存在,以二氧化硅和硅酸盐等化合态存在于各种矿物和岩石里地壳中含量第二,C、Si 的原子结构示意图。,+14,+6,C,Si,硅原子既不易失去又不易得到电子，主要形成四价的化合物。,硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的。,存在：没有游离态，只有化合态二氧化硅、硅酸盐。,硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体,物性：,1、灰黑色，有金属光泽，硬而 脆的固体2、熔点高、硬度大,一、硅单质,与金刚石，二氧化硅结构类似，所以硬度大,2、硅的结构与化学性质,常温下，,Si+2F2=SiF4（气体）,Si+4HF=SiF4+2H2,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,加热或高温下，,Si+C=SiC 化合价？（金刚砂）,高温,不活泼，只与氟气、氢氟酸、强碱作用,硅可与一些非金属(Cl2,O2)反应,5.用途,晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料.,硅太阳能电池,电脑的中央处理器（CPU）,硅的工业制法,在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅。,高温,SiO2 2C=Si（粗硅）2CO,粗硅提纯：,Si+2Cl2=SiCl4（液态易挥发）,高温,SiCl4+2H2=Si+4HCl,99.99（纯）,精馏后还原,高温,可能的副反应：,SiO2 3C=SiC 2CO,高温,目前提得最纯的元素是半导体材料硅。其纯度已达到12个“9”，即：99.9999999999。杂质含量不超过一千万亿分之一,1，能溶解硅且能放出氢气的是（）A、浓盐酸 B、浓硫酸C、氢氟酸 D、浓烧碱,C、D,练习：,结晶形（石英晶体）无定形硅藻土,水晶玛瑙,二、二氧化硅（SiO2）,1、存在:,硅石,无色透明,彩色环带或层状,水晶,玛瑙,SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。结晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。,每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角。同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。,硅原子,二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，用SiO2来表示二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式。,SiO4四面体结构,立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理和化学性质,2、结构,主要用作石英坩埚、光导纤维、饰品、建筑材料(沙子),3、二氧化硅的用途,光学纤维胃镜,用光导纤维做手术，不用开刀,根据SiO2的存在，SiO2有哪些物理性质？（从水溶性、硬度、熔点考虑）,4、二氧化硅的物理性质,思考与交流,物理性质:_,化学稳定性:_,通常条件下，很稳定,硬度大、熔点高、难溶于水,瓶塞,用玻璃塞为什么打不开呢？（提示：玻璃含二氧化硅）,哪里不一样？,SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O,比一比,三、二氧化硅的化学性质,实验室里的试剂瓶,生成的Na2SiO3会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起，所以打不开。,与强碱反应,SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O,与碱性氧化物反应,三、二氧化硅的化学性质,1、具有酸性氧化物的通性,学中用,1、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（）A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚 C.铁坩埚 D.氧化铝坩埚,C,解释：石英坩埚、玻璃坩埚中均含有SiO2，在加热的情况下会与NaOH发生反应：SiO22NaOH Na2SiO3H2O，因此应当选用铁坩埚。,2、实验室能否用玻璃瓶盛装氢氟酸（HF）？为什么？,想一想：,只能与HF反应,三、二氧化硅的化学性质,2、SiO2的特殊性：,SiO2+4HF SiF4+2H2O,用途：刻蚀玻璃（制作玻璃工艺品）,注意：,实验室用塑料瓶来盛装HF。,用氢氟酸“刻”出的玻璃工艺品,2、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（）A.纯碱溶液 B 盐酸 C 硫酸 D 苛性钠溶液,B,1、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是()A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸钠溶液,C,学中用,与水反应,与碱性氧化物反应,与碱反应,CO2+H2O=H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,不能反应,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,能与氢氟酸反应,SiO2 CaO=CaSiO3,高温,二氧化硅和二氧化碳的性质比较,（4）与盐反应,（3）与碳反应（弱氧化性）,三、硅酸(H2SiO3),硅酸是一种白色粉末状的固体，它不溶于水；是一种弱酸，酸性比碳酸还弱，不能使指示剂变色。,在试管中加入35mL饱和Na2SiO3溶液，滴入12滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象。,实验4-1,Na2SiO3+2HCl H2SiO3(胶体)+2NaCl,Na2SiO3呈碱性；,硅酸难溶于水,滴入酚酞溶液呈红色,滴入盐酸有白色凝胶产生,生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流动），硅酸凝胶经过干燥脱水就形成硅胶。(硅胶的基本成份是二氧化硅)硅胶的用途：干燥剂（吸水），吸附剂（多孔），催化剂的载体。,用H2CO3可制得H2SiO3，可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。,SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3,Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3,向Na2SiO3溶液中通如CO2也可生成H2SiO3,不稳定（比H2CO3稳定）。,弱酸性（酸性比碳酸弱）,1、硅酸的性质,H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O,与碱,加热易分解,用H2CO3可制得H2SiO3，可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。,SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3,Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3,向Na2SiO3溶液中通如CO2也可生成H2SiO3,【练习1】下面对二氧化硅的叙述不正确的是（）A.二氧化硅晶体结构与金刚石类似 B.二氧化硅不溶于水，也不能与水反应生成酸 C.二氧化硅是一种酸性氧化物，它不跟任何酸反应 D.二氧化硅和二氧化碳在物理性质上差异很大,C,【练习2】下列反应化学方程式错误的是()A.SiO2+2C=Si+2CO B.Si+O2=SiO2 C.SiO2+H2O=H2SiO3 D.SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,C,高温,高温,3、将过量的CO2通入下列溶液中，分别有什么现象：CaCl2溶液 Na2SiO3溶液 Ca(ClO)2溶液 饱和Na2CO3溶液,先有白色沉淀析出，而后沉淀溶解,有白色沉淀析出,无现象,有白色沉淀析出,
