《无机非金属材料的主角——硅》课件(新人教版必修1)

第四章非金属及其化合物Al-7.73%O-48.60%Si-26.30%地壳中元素质量分数第一节无机非金属材料的主角——硅Si-26.30%长石滑石石棉高岭土粘土画出硅的原子结构示意图分析：既不易失电子，又不易得电子，主要形成四价的化合物。硅元素与谁的结构相似？碳硅是一种亲氧元素，在自然界中主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。一、二氧化硅和硅酸（1）存在硅石（12%）结晶形：石英无定形水晶玛瑙1、二氧化硅石英水晶紫水晶蔷薇石英茶水晶黄水晶玛瑙光导纤维光缆（2）用途：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、耐磨器皿和装饰品光纤视频玛瑙饰品物理性质:_____________________________化学稳定性:_________________________通常条件下，很稳定硬度大、熔点高、难溶于水思考为什么二氧化硅和二氧化碳物理性质有这么大的差别？是结构上的不同SiO二氧化硅的晶体结构设疑:实验室中盛放碱液的试剂瓶与盛放其它溶液的试剂瓶有何不同？为什么？1.玻璃中含有SiO2，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？性质二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)SiO2与CO2化学性质的比较CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO==CaSiO3高温————↑酸性氧化物与碱性氧化物反应与碱反应与水反应与氢氟酸反应2.硅酸()硅酸是一种白色粉末状的固体，它不溶于水；是一种弱酸，不能使指示剂变色。H2SiO3硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。思考二氧化硅难溶于水，又不与水反应，那么，如何制得硅酸呢？实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸现象结论方程式①滴入酚酞溶液呈红色①Na2SiO3溶液呈碱性Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl实验探究：②滴入盐酸有凝胶产生②硅酸难溶于水知识拓展：把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，会有什么现象？现象结论方程式滴入硫酸有凝胶产生硅酸难溶于水Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3+Na2SO4活动与探究：硅酸是一种比碳酸还要弱的酸。请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成一份实验报告。CO2通入下列各溶液中，无明显现象发生的是（）A、氯化钙溶液B、澄清石灰水C、硅酸钠溶液A合作讨论：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BD3、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是()A、烧碱B、纯碱C、氢氟酸D、盐酸C硅酸钠水溶液叫水玻璃。用蒸馏水浸过用Na2SiO3饱和溶液浸过现象结论用途：【实验4－2】水份蒸发后燃烧不易燃烧用水玻璃浸过的物品可以防火肥皂填料、黏胶剂、阻燃剂二、硅酸盐硅酸盐的一般特点：☆一般不溶于水（除Na、K盐外）化学稳定性高。☆种类繁多、结构复杂、构成地壳的骨架。☆通常用氧化物的形式表示其组成。如Na2SiO3写成Na2O·SiO2通常用氧化物的形式表示其组成。顺序为：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2ONa2SiO3Na2O·SiO2CaSiO3CaO·SiO2粘土：Al2O3·2SiO2·2H2O玻璃：Na2O·CaO·6SiO2水泥：3CaO·SiO2；2CaO·SiO2；3CaO·Al2O3练习：写成氧化物的形式：K2SiO3·Al2(SiO3)3·2SiO2Ca(Al2Si3O10·3H2O)自然界变化：硅酸盐岩石→粘土→土壤胶体→吸收NH4＋、K＋等营养离子→供生物吸收。水泥:以石灰石和黏土为原料硅酸盐产品玻璃:以纯碱、石灰石和石英为原料普通玻璃:Na2O·CaO·6SiO2人面鱼纹盆(陶瓷)砖瓦(陶瓷)陶瓷(China)：以粘土原料金刚砂硅钢硅橡胶生物陶瓷其它重要硅化物SiC硅钢（4％）硅橡胶三、硅单质（Si）硅有晶体硅和无定形硅两种单质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.化学性质:常温下硅的化学性质不活泼Si+O2==SiO2△3、用途：集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。4、硅的工业制法制粗硅：SiO2+2C=Si+2CO↑高温用氧化还原反应的概念分析此反应SiSiO2与水O2F2氢氟酸与NaOH与CaO不反应不反应SiO2＋4HF＝SiF4↑＋2H2O不反应2Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑2NaOH＋SiO2＝Na2SiO3＋H2OSi＋O2＝SiO2△Si＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑CaO＋SiO2＝CaSiO3高温