第四章 无机非金属材料的主角硅 第一节：硅，二氧化硅 Si / SiO2 / H2SiO3 / Na2SiO3 思考与交流 硅在自然界 (1) 硅在地壳中的含量仅 的存在形态 次于 , 居于第 二 ： 位 氧 —— 没有游 离态，只有 化合态，以 (2) 硅在自然界中以 态存 化合 二氧化硅和 在. 硅酸盐的形 式存在于岩 石和矿物中 你知道吗 ? 单质硅的化学性质虽然稳 定，但硅是一种亲氧元素 ，硅原子和氧原子的结合 非常牢固，形成的二氧化 硅或硅酸盐中的硅氧化学 键非常牢固，硅氧键一旦 形成就很难被破坏，所以 ，自然界中硅都是以二氧 化硅或硅酸盐的形式存在 ，没有游离态的硅。 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，约占地壳总量的 90% 以上。 岩石 沙子 土壤 一、硅 （ Si ） 硅有晶体硅和无定形硅两种 　 １、物理性质： （ 1 ）灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固 体 （ 2 ）熔、沸点高、硬度大 （ 3 ）晶体硅是良好的半导体 2 、 硅单质的化学性质 +14 2 8 (1) 在常温下化学性质不活泼 , 只 能与氟气、氢氟酸和烧碱等物质 反应 Si + 2F ＝ SiF 2 4 Si + 4HF ＝ SiF4↑+2H2↑ Si +2NaOH+H2O ＝ Na2SiO3+2H2↑ 4 2 、 硅单质的化学性质 +14 2 8 4 (2) 在加热或高温条件下 , 能跟某 些非金属单质 (O2/Cl2/C) 发生反 应 Si + O2 == SiO2 Si + 2Cl2 == SiCl4 高温 +4 -4 Si + C === SiC 3 、硅单质的用途 (1) 良好的半导体材 料 硅芯片是各种计算机、微电子产品的核 心 3 、硅单质的用途 (2) 制造 光电池 ( 没有发生化学反 应) 利用硅的半导体性能 , 制成 光电池 , 将光能直接转换为 一、硅单质 4 、硅单质的工业制法 (P81- Q9) 高温 (1) 制取粗硅 SiO2+2C ＝ Si( 粗 ) 具有弱氧化性 :(2) 粗硅提纯 +2CO↑ : △ ①Si( 粗 )+2Cl2 ＝ SiCl4 高温 ②SiCl4+2H2 ＝ Si( 纯 )+4HCl 二、二氧化硅 1. SiO2 结晶 石 英 形 沙 存 子 在 形 无定形 态 硅石 水晶 玛瑙 硅藻土 SiO2 的用途 水晶工艺品 石英研钵 玻璃 石英坩埚 沙子 光导纤维 2. 二氧化硅的结构 科学视野 [SiO4] 四面体结 构 SiO2 晶体是由 Si 和 O 按 1:2 的比例所组成的立体网状结构的 晶体 2. 二氧化硅的结构 二氧化硅 分子 没有 式， SiO2 只是表示 化学 式 SiO2 仅表示构成 及原子比例 二氧化碳由 CO2 分子构成 3. 二氧化碳 SiO2 硅 物质 熔、沸点低 状态（常 固体 物理 温）, 常温下为 1610℃ 性质熔点无色、无味 2230℃ 沸点 气体 , 能溶 不溶 溶解性 硬度 于水大大大 二氧化 CO2 硬度大，熔 气体 、沸点高， -56.6℃ 常温下为固 -78.5℃ 体，不溶于 1：1 水 4.SiO2 的化学性质 化学稳定性：稳定性好，除氢氟酸外一般不与其它酸 反应，可与强碱反应，属酸性氧化物 ①防止玻璃中的 具有酸性氧化物的通性 SiO 与 NaOH 2 SiO2+2NaOH= NaNa 溶液反应生成粘稠的 ， 2O 2SiO 33+H 2SiO 高温 使瓶塞和瓶口粘在一起 . SiO2+CaO CaSiO3 盛装碱液或碱性溶液 磨砂玻璃 橡胶 实验室盛装 NaOH 溶液的试剂瓶 不能用 塞而用 用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道 塞 为什么吗？ Na2SiO3 可溶于水，其水溶液俗名 水玻璃，是一种矿物胶 ② 难溶于水，不与水反应 ③ SiO2 的特性 —— 与氢氟酸（ HF ）反应 4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O * 用途：雕刻玻璃 1. 在玻璃表面 涂上一层石蜡 2. 在石蜡上雕刻花纹 , 向挖空部分加少量 HF 3. 洗掉酸并去掉石 蜡 1 、 实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？ HF 能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不 能用 玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。 SiO2 ＋ 4HF =SiF4↑ ＋ 2H2O 此反应常用于雕刻玻璃 2 、某同学根据 SiO 2 既可与碱反应 , 也能与 氢氟酸反应 , 推断 SiO 2 为两性氧化物 . 是 否正确 ? 不正确。因为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不跟 其它酸反应，而是属于酸性氧化物。