高一化学必修一第四章第一节硅课件

第四章第一节硅无机非金属材料无机非金属材料的主角---硅硅元素(silicon)在地壳中的含量氧48.6%硅26.3%铝7.73%铁4.75%钙3.45%钠2.74%钾2.47%镁2.00%氢0.16%其他1.20%硅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、约占地壳总量的90%以上。自然界有没有游离态的硅？一、单质硅与半导体材料太阳能电池观察以下三幅图，晶体硅具有怎样的物理性质？晶体硅的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。硅是非金属，为何会具有金属的性质？处于金属非金属的交界处最早应用的半导体材料应用最广泛的半导体材料结构类似金刚石，硬熔点高,硬度大。从晶体结构及原子结构认识硅，并总结硅的化学性质。硅与碳一样，最外层4个电子，在化学反应中既不易失去又不易得到电子，主要形成正四价化合物。——不活泼2、化学性质——不活泼（1）常温下与氟气、氢氟酸、强碱反应Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑（2）加热Si+O2＝SiO2常温下很稳定，不易与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等物质发生反应。为何自然界没有游离态的硅？硅是亲氧元素，在地壳形成的高温环境条件下，硅与氧形成稳定的SiO2硅芯片、大规模集成电路及相应的计算机技术都需要有高纯度的硅才能实现，工业上是如何获得单质硅的呢？资料：据热力学数据表明：SiO2+2C==Si+2CO↑反应能够发生的温度为T1766.88K.SiO2+C==Si+2CO2↑反应能够发生的温度为T2521.18K.如果你是工厂管理者，你会选则哪个温度？为什么？高温高温温度高，对设备的要求也高，所需费用也高，不经济。反应得到的是粗硅，还需提纯。3、单质硅的制取SiO2+2C＝Si+2CO高温粗制精制Si+2Cl2＝SiCl4高温SiCl4+2H2＝Si+4HCl高温置换反应价值5元的沙子SiO2Si点沙成金价值5000元的芯片③制集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料④含硅4%的钢可制变压器铁芯⑤含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设备①半导体材料；硅芯片②太阳能电池晶体管、集成电路、硅整流器、太阳能电池、硅合金等。3、硅的用途(半导体材料)晶体管集成电路硅芯片卫星的翅膀太阳能汽车的尾巴在太阳能方面的利用太阳能电池在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称之为“硅谷”，它是现代电子工业和计算机发展的基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常重要作用。以硅为基础而制成的晶体管是计算机的心脏。硅在电子工业中的重要作用二、二氧化硅1.二氧化硅(SiO2)硅石(天然)结晶形（石英）无定形（硅藻土，沙子）纯净的SiO2晶体叫做水晶。石英具有彩色环带状或层状的叫玛瑙SiO2的天然存在：水晶(纯净的二氧化硅)观察SiO2的外观，总结SiO2物理性质石英水晶紫水晶蔷薇石英茶晶黄水晶玛瑙2.二氧化硅物理性质:硬度大、熔点高、难溶于水二氧化碳物理性质：CO2是一种无色能溶于水的气体，固态CO2俗称干冰。SiOSiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定二氧化硅的晶体结构（2）化学性质:通常条件下，很稳定1.从物质组成和性质角度来分类，SiO2属于哪类物质？2.SiO2可能具有哪些化学性质？学生总结：3、化学性质(1)酸性氧化物：思考：NaOH溶液为什么不盛装在带磨口玻璃塞的试剂瓶中？____高温SiO2＋CaOCaSiO3SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O、常用的矿物胶因为玻璃的主要成分是二氧化硅，易与碱液反应生成对应的硅酸盐，将瓶盖粘合.SiO2坩埚（陶瓷）能用来熔融烧碱？学生总结：3、化学性质SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(2)特性注意：利用该反应可以雕刻玻璃不能。因为玻璃瓶中含有的SiO2会与HF反应,最好用特制的塑料瓶.能否用玻璃试剂瓶盛氢氟酸，为什么？应用什么瓶盛放？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酸洗掉酸并去掉石蜡［拓展］有人认为SiO2既能和碱反应又能和酸反应，所以应认为它是一种两性氧化物。你同意这种看法吗？［解答］不同意这种看法。因为SiO2与HF反应不能生成盐,而且它只能与HF反应,与其他酸不反应.小结:化合物化学性质二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)相同点酸性氧化物与强碱反应与碱性氧化物反应与水反应弱氧化性特殊性SiO2+CaO=CaSiO3高温CO2+H2OH2CO3CO2+C=2CO高温SiO2+2C=Si+2CO↑高温SiO2+4HF=SiF4↑+2H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3与氢氟酸不反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O不反应酸性氧化物（4）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SiO2精密仪器轴承石英制品--------------------------------------------------------光导纤维光缆光学纤维胃镜二、硅酸(H2SiO3)很弱的酸,酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色(2)、不稳定（比H2CO3稳定）受热易分解：难溶于水。白色胶状固体H2SiO3==SiO2+H2O△1、物理性质2、化学性质（1)与强碱反应思考：CO2＋H2O＝H2CO3，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3。那怎样制备H2SiO3呢？向饱和Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入稀盐酸.现象结论方程式滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有透明的硅酸凝胶产生Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl实验4-13、硅酸制备如何通过反应证明酸性比碳酸还弱?Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓向硅酸盐溶液中加入盐酸或通入CO2Na2SiO3溶液大理石+稀盐酸稀盐酸大理石饱和碳酸氢钠溶液硅酸钠溶液学生实验想一想敞口存放的硅酸钠溶液为什么变浑浊？现象：生成白色凝胶结论：硅酸钠溶液可以和CO2反应生成硅酸，所以要密闭保存试剂二氧化硅氢氧化钠溶液氢氟酸浓硫酸试剂瓶细口瓶，磨口塞广口瓶细口塑料瓶细口瓶，橡皮塞1、实验室有几种试剂，根据它们各自的性质，选择适当的试剂瓶盛放。请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。2、下列说法正确的是（）A．SiO2溶于水显酸性B．CO2通入水玻璃(硅酸钠的水溶液）可得硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2晶体中不存在单个SiO2分子BD4、硅胶•硅酸浓度较小---硅酸溶胶，硅酸浓度较大---硅酸凝胶•硅酸凝胶干燥脱水——硅酸干凝胶，称为硅胶，（SiO2）•干燥剂，催化剂载体原硅酸H4SiO4白色胶状沉淀，弱酸硅酸可看成原硅酸失去一个水得到的三、硅酸盐2、大多不溶于水，化学性质很稳定1、是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。3、结构复杂，用SiO2和金属氧化物组合形式表示金属氧化物写在前面，再写SiO2，最后写H2O；氧化物之间用“·”隔开。注意:改写后应与原来化学式中的原子个数比一样。粘土：Al2(Si2O5)(OH)4长石：kAlSi3O8K2O·Al2O3·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O放入蒸馏水放入Na2SiO3溶液[实验4-2]现象结论水份蒸发后燃烧水份蒸发后不燃烧水份蒸发后，失去防火作用防火效果好，用作防火剂（2）用途：水玻璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强。可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和防火剂，建筑、纸张的黏胶剂。4、Na2SiO3：最简单的硅酸盐，易溶于水，其水溶液俗称为水玻璃，水溶液显碱性。可以用于制备硅胶和木材防火剂5、无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷：原料水泥：原料玻璃：原料教材：P78新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等传统无机非金属材料（1）陶瓷的制备①原料：黏土②高温烧结（2）水泥的制备：a.原料：黏土(SiO2)、石灰石、石膏（适量）b.设备：水泥回转窑c.条件：高温锻烧水泥回转窑3）玻璃A.原料：纯碱、石灰石、过量石英（SiO2)B.设备：玻璃熔炉C.条件：高温熔融D.成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2E.主要反应：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑F.种类：普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃、铅玻璃等1:1:61:1:4新型陶瓷高温结构陶瓷（工程陶瓷）压电陶瓷透明陶瓷超导陶瓷氮化硅陶瓷氧化铝透明陶瓷管具有特殊功能的含硅物质碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。硅钢（铁合金）导磁性良好，用作变压器铁芯分子筛：具有均匀微孔结构的铝硅酸盐Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O主要作吸附剂和催化剂硅橡胶：既耐高温又耐低温制造飞机、火箭、导弹的零件和绝缘材料1．用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，不正确的是()A．钙沸石[Ca(Al2Si3O10·3H2O)]CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OB．镁橄榄石(Mg2SiO4)2MgO·SiO2C．长石(KAlSi3O8)K2O·Al2O3·3SiO2D．高岭石[Al2Si2O5(OH)4]Al2O3·2SiO2·2H2OC2．属于硅酸盐材料的是()①水泥②玻璃③陶瓷④水晶A．①③④B．②③④C．①②④D．①②③D3．下列关于水玻璃的性质和用途叙述不正确的是()A．水玻璃是一种矿物胶，不能燃烧B．在建筑工业上可作黏合剂C．木材、织物浸过水玻璃后，不易燃烧D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质D当堂检测1.有关硅元素的下列叙述中正确的是（）A．硅与任何酸都不反应B．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。C．硅的性质很稳定，在自然界以游离态存在D.晶体硅和无定形硅是同种物质2、在①浓硝酸②水③盐酸④氢氟酸⑤氢氧化钾溶液中，能与二氧化硅起化学反应的有（）A.①②B.②④C.④⑤D.③④3、下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是：()A.氢氟酸B.浓硝酸C.NaOH溶液D.氯水4.下列说法正确的是（）①制造光导纤维的主要原料是晶体硅；②制造光导纤维的主要原料是SiO2；③电脑中的芯片、太阳能电池的主要原料是晶体硅④医用内窥镜的主要原料是SiA．①④B．②③C．①③D．②④BCCB练习:1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是（）A.熔点很高B.与水反应生成对应的酸C.可与烧碱反应生成盐D.坚硬B2.要除去SiO2中混有的少量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B3.下列物质中,主要成分不是SiO2的是（）A.金刚砂B.玛瑙C.水晶D.石英A预习检测根据你的预习，判断正误：1.硅能导电，故它是金属。（）2.硅的化学性质比较稳定，在自然界中主要以游离态存在。（）3.高纯度的硅被广泛用于制作计算机芯片。（）4.晶体硅是制造光导纤维的原料。（）5.二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不可以与任何酸反应。（）√××××