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二氧化硅与信息材料(上课课件)


小知识:自然界的二氧化硅(水晶、玛瑙)

水晶

玛瑙

一、二氧化硅性质
1、物理性质:

熔沸点很高,硬度很大,不溶于水的固体。

2、化学性质:
化学性质很稳定,不活泼,除氢氟酸外不与 其它酸反应,但能与碱性氧化物或强碱反应,属 酸性氧化物。

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SiO2与CO2:均属于酸性氧化物
物 质 CO2
CO2+H2O = H2CO3

SiO2 不反应
SiO2+4HF=SiF4+2H2O SiO2+2NaOH= Na2SiO3 +H2O 高温 SiO2+CaO == CaSiO3 高温 SiO2 + 2C == Si + 2CO↑

与水反应 与酸反应

不反应
Na2CO3 +H2O

与碱反应 CO2+2NaOH=
与碱性氧化 物反应 CO2+Na2O = Na2CO3 CO2 + C == 2CO
高温

与碳反应

SiO2是不溶于水的酸性氧化物,能与氢氟酸反应

【 讨论 】
为什么实验室中盛放碱 液的试剂瓶用橡皮塞而不用 玻璃塞?(玻璃中含有SiO2)

防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应 生成有粘性的Na2SiO3,使瓶塞和瓶口 粘在一起。 橡皮塞或软木塞。
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

【 讨论 】
氟化氢气体用什么瓶收集?

氢氟酸在实验室应如何储存?

答:氟化氢气体一般是用塑料瓶收集。
氢氟酸只能用塑料瓶盛放。

探究:如何利用SiO2制取硅酸?
制取含氧酸的常用方法有哪些? 实验室能否用二氧化硅能与水反应制取硅酸? 以二氧化硅为原料制取硅酸: (1) SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O (2)Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3 或Na2SiO3+2HCl = H2SiO3↓+2NaCl

实验: 向饱和Na2SiO3溶液中滴入稀盐酸 现象 结论 方程式
滴入盐酸有透明的硅酸凝胶产生 硅酸难溶于水,酸性比盐酸弱 Na2SiO3+2HCl = H2SiO3↓+2NaCl

硅酸是一种很弱的酸,酸性比碳酸还弱。

二氧化硅的用途

光学仪器 石英手表 石英坩埚

耐磨器皿 精密仪器轴承 装饰品

光导纤维

SiO2

二、硅
1、物理性质
晶体硅是灰黑色有金属光泽,硬而脆的固体;
导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体

材料,熔沸点高,硬度大,难溶于溶剂。
以化合态存在于自然界。

有两种同素异形体:晶体硅和无定形硅。

硅的结构

正四面体空间网状结构。与金刚石结构相似。

2、化学性质
硅单质在常温下化学性质稳定,与氧气、 氯气、硝酸、硫酸等物质都很难发生反应, 但能与氟气、氢氟酸、强碱反应。 在加热时能跟O2等物质发生反应。常作 为还原剂。

①与F2反应

Si + 2F2 = SiF4

②与HF反应 Si + 4HF = SiF4↑+ 2H2↑ ③与碱反应 Si + H2O + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2↑ ④与O2等非金属反应 △ Si + O2 = SiO2

Si + C == SiC(金刚砂)

高温

3、硅的用途 半导体 光电池(将光能转化为电能) 硅芯片(用于计算机)

半导体晶体管及芯片的出现, 促进了信息技术革命。

硅芯片

晶体管

硅太阳能

供应集成电路板

音乐集成电路板

4、硅的制取:
高温

制取粗硅:SiO2+2C = Si+2CO↑

粗硅在高温下跟氯气 反应 生成一种液态物质。经蒸 馏提纯后,再用氢气还原 制得纯硅。
制取纯硅: Si+2Cl2 = SiCl4 (液态) SiCl4+2H2 = Si+4HCl
高温 高温

硅晶片生产

硅熔炉

1、下列物质的主要成分不是SiO2的是 ( C )
A、石英 B、水晶 C、金刚砂 D、玛瑙 2、下列物质不与水反应的是( C ) A、CaO B、CO2 C、SiO2 D、SO2

3、下列试剂的存放方法,正确的是:( D ) A.氢氧化钠、纯碱以及水玻璃要存 放在带磨砂玻璃塞的试剂瓶中 B.氢氟酸盛放在棕色玻璃试剂瓶

C.液溴盛放在棕色广口瓶中
D.氯水盛放在棕色细口瓶中

4、将固态的氢氧化钠加热至熔融状态,可选

用的器皿是
A.铁坩埚

( AC )
B.石英坩埚

C.石墨坩埚

D. 蒸发皿

5. 要除去SiO2中混有的少量杂质CaCO3,最适 宜的试剂是 ( B ) A.水 B.盐酸

C.稀硫酸

D.氢氧化钠溶液。

6、下列变化中不能一步实现的是( C )

A、Na2SiO3 B、H2SiO3
C、SiO2

H2SiO3 SiO2
H2SiO3

D、 SiO2

Na2SiO3

7.选适当试剂或方法除去下列物质中的杂质 (括号内为杂质)。 (1)SiO2(CaCO3) 稀盐酸 (2)SiO2 (Si) 氧气 加热 ;
(3)NaCl (SiO2)
水 过滤
加热 过滤



; ;
过滤 ;

(4)SiO2 (H2SiO3)

(5)Fe2O3 (SiO2)
(6)Si (Fe)

氢氧化钠溶液
过滤

稀盐酸




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