无机非金属材料的主角硅.ppt
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1、岩石,沙子,沙、土壤,硅在地壳中的含量居第二位(26.3),硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%以上.,第一节 无机非金属材料的主角硅,碳是构成有机物的主要元素,硅是构成岩石与许多矿物的基本元素,硅元素在自然界中的存在:,一、二氧化硅和硅酸,你知道吗?,硅是一种亲氧元素.在自然界中它总是与氧相互化合,形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅原子和氧原子结合非常牢固,一旦形成就很难被破坏,所以,硅只以化合态存在于自然界中(硅的氧化物和硅酸盐等),在地壳中含量居第二位(26.3),没有游离态的硅。,常温下,单质碳、硅的化学性质都不活泼,为什么碳在自然界中有稳定的单质(金
2、刚石)存在,而硅却没有?,既不易失去电子,也不易得到电子,所以,硅的化学性质不活泼,主要形成正四价化合物,自主学习,二氧化硅,广泛存在于自然界,与其他矿物共同构成了岩石。天然二氧化硅约占地壳总质量12%,存在形态主要有:结晶型和无定型,俗称“硅石”。,科学视野,二氧化硅的结构,硅,氧,二氧化硅是由Si和O按1:2的比例组成的立体网状结构的晶体。通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。SiO4四面体不仅存在于SiO2晶体中,也存在于所有硅酸盐矿石中。,基本结构单元:四面体结构,每个Si接4个O,每个O接2个Si,硅石,天然SiO2(硅石),结晶形(石英),无定形(硅藻土)-做吸附剂和催化剂的载体,无
3、色透明的SiO2晶体叫做水晶,具有彩色环带状或层状的叫玛瑙,存 在,玛瑙,沙子中含有小粒的石英晶体。沙子的主要成分就是SiO2,光导纤维,石英坩埚,用途:,SiO2的网状结构决定了SiO2具有优良的物理化学性能,加上SiO2在自然界的广泛存在,因此从古到今都被人类广泛地应用。,光学纤维胃镜,用光导纤维做手术,不用开刀,光导纤维石英:耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟水晶:电子工业的重要部件、光学仪器、高级工艺品和眼镜片玛瑙:精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品,根据二氧化硅的存在和用途,分析:,化学性质:,思考与交流,熔点高、硬度大、难溶于水的固体。,常温下,二氧化硅的化学性质不活泼。,酸性氧化物的
4、性质,高温,物理性质:,a.与碱性氧化物反应生成盐,SiO2 CaO=CaSiO3,SiO2 2NaOH=Na2SiO3 硅酸钠(粘合性)H2O,b.与强碱反应生成盐和水,为什么实验室中盛放NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞?,特性反应,SiO2 4HF=SiF4 2H2O,HF是唯一可以与SiO2 发生反应的酸,用途:雕刻玻璃,塑料瓶,实验室能不能用玻璃瓶盛装氢氟酸?,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3,使瓶塞和瓶口粘结在一起粘在一起。,想一想,这些漂亮玻璃杯图案是怎么雕刻上去的呢?,动动脑筋,在玻璃表面涂上一层石蜡,在石蜡上雕刻出花纹,向挖空部分加少量氢氟
5、酸,洗掉酸并去掉石蜡,CO2和SiO2的比较,SiO24HF=SiF42H2O,SiO22NaOH=Na2SiO3+H2O(盛碱液的试剂瓶用橡皮塞),CO22NaOH=Na2CO3H2O 或CO2NaOH=NaHCO3,不反应,CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3,SiO2CaO CaSiO3,CO2Na2O=Na2CO3,Ca(ClO)2CO2H2O=CaCO32HClO,CO2H2O H2CO3,不反应,性质:,硅酸(H2SiO3),白色胶状固体,不溶于水,二元弱酸,酸性比碳酸还弱,制备:,实验4-1 硅酸的制备,Na2SiO3+2CO2(足量)+2H2O=2NaHCO3+H2SiO3
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