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第四章第一节 ——硅.ppt

发布:2016-09-13约3.07千字共33页下载文档
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硅的工业制法 * 第一节 无机非金属材料的主角——硅 一、硅元素在自然界的存在和含量 3、存在形式 1、地壳中的含量 仅次于氧 化合态:硅的氧化物和硅酸盐 2、存在 岩石、沙子、土壤 二、硅原子的结构 1、画出C、Si的原子结构简图,并由此分析:硅的化学性质为什么活不活泼?硅的化合价主要是多少? 2、在自然界中有大量游离态的碳,但却没有硅,这说明了什么? 思考与交流 Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。 硅 碳 在自然界中的存在 原子结构示意图 主要形成石灰岩和碳酸盐;其氧化物二氧化碳通常以分子形式存在于大气中。自然界中有稳定的单质 是一种亲氧元素,主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。 C +6 2 4 Si +14 2 8 4 思考与讨论1: SiO2是不是两性氧化物? 三、二氧化硅 1、存在 硅石(结晶形、无定形):石英、水晶、玛瑙、硅藻土 2、结构 正四面体的空间网状结构 109o28 约180° Si O 3、物理性质 难溶于水,熔点高,硬度大 4、化学性质 ① 酸性氧化物(类比CO2) ② 特性(与HF酸反应)(刻蚀玻璃) SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O ③ 弱氧化性 SiO2+2C = Si+2CO↑ 高温 SiO2 CO2 化学性质 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CO2+CaO=CaCO3 SiO2+CaO 高温CaSiO3 与NaOH反应 与CaO反应 与CaO反应 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 与NaOH反应 CO2+H2O = H2CO3 与H2O反应 与H2O反应 不反应 思考与讨论2:实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞? NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3,使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。 用途:制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器、利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。 SiO2 5、用途 装饰品 石英坩埚 光导纤维 石英手表 光学仪器 耐磨器皿 精密仪器轴承 四、硅酸 实验4-1:向试管中加入3-5mlNaSiO3溶液,滴入1-2滴酚酞,再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸,边加边振荡,至溶液红色变浅至接近消失时停止。静置。观察变化过程中的现象。 探究结论 观察现象 探究步骤 思考与讨论3:二氧化硅难溶于水,如何制得硅酸? 滴入酚酞溶液呈红色,滴入盐酸有透明的硅酸凝胶产生 Na2SiO3溶液呈碱性,生成的硅酸可聚合形成胶体溶液,浓度增大时形成软而透明的硅酸凝胶。 Na2SiO3+2HCl = H2SiO3(胶体)+2NaCl 1、制法 Na2SiO3+2HCl+H2O=2NaCl+H4SiO4↓ 2、性质 ① 白色胶状固体,难溶于水 ② 弱酸性:不能使指示剂变色(酸性 H2SiO3 H2CO3) ④ 脱水形成“硅胶” Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3↓+ Na2CO3 思考与讨论4:如何设计实验证明二者酸性强弱? ③ 不稳定性: H2SiO3 = SiO2 + H2O △ H4SiO4 = H2SiO3+H2O 干燥剂  吸附剂  催化剂的载体 3、用途(硅胶) 第一节 无机非金属材料的主角——硅 五、硅酸盐 1、定义:由硅、氧和金属组成的化合物的总称。 2、性质:大多不溶于水,化学性质稳定。 活泼金属氧化物 + 不活泼金属氧化物 + 二氧化硅 + 水 3、表示方法:(P77 资料卡片) 4、硅酸钠 Na2SiO3 实验4-2:取两个小木条,分别放入蒸馏水和Na2SiO3 溶液中浸透,取出在酒精灯外焰加热,观察现象。 探究结论 观察现象 探究步骤 放入水中的木条水分蒸发后燃烧,放入 Na2SiO3中的不燃烧 Na2SiO3不易燃烧,可作防火剂 练习:如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐 硅酸钠: Na2SiO3 石棉:CaMg3Si4O12 长石:KAlSi3O8 普通玻璃: CaNa2Si6O14 黏土:Al2(Si2O5)(OH)4 Na2O·SiO2 3MgO·CaO·4SiO2 K2O·Al2O3·6SiO2 CaO·Na2O·6SiO2 Al2O3·2SiO2·2H2O ② 化学性质: a 与酸反应: Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓ b 与盐反应: Na2SiO3 + CaCl2 = 2NaCl
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