高中化学必修一第四章总精品课件

人工制造出来的单质硅（晶体硅）第一节第四章非金属及其化合物元素在地壳中的含量12345678910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%硅在地壳中含量第二，硅的氧化物及硅酸盐约占地壳质量的90%以上硅的存在与分布：没有游离态，只有化合态(因为它是亲氧元素）；自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。？从原子结构认识硅硅和碳一样,其原子既不易失去电子，也不易得到电子，所以硅的化学性质不活泼,主要形成四价化合物例如:SiO2和H2SiO3及SiO32-。CSi碳是构成有机物的主要元素硅是构成岩石和许多矿物的主要元素从原子结构认识硅天然的SiO2(硅石12%)结晶形（石英晶体）无定形（如：硅藻土）水晶玛瑙一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（SiO2）(1)存在SiO2是硅最重要的化合物。（2）二氧化硅的用途：石英制品现代通信用光缆光学纤维胃镜用光导纤维做无开刀手术光导纤维手术头灯思考与交流根据SiO2的存在和应用，分析：SiO2有哪些物理性质？物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水（3）物理性质物质SiO2CO2状态（常温）气体熔点、沸点硬度——水溶性1：1固体1610℃2230℃高不溶大思考：两者性质差别为什么如此大？-78.5℃-56.6℃低四面体结构SiOSiO2平面结构O=C=O直线型干冰的结构物质二氧化硅(SiO2)二氧化碳(CO2)与水反应-----------与酸反应-----------与碱反应与碳反应SiO2与CO2化学性质的比较CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2OSiO2+CaO==CaSiO3高温SiO2+2C==Si+2CO↑高温C+CO2==2CO高温与碱性氧化物反应CO2+CaO==CaCO3高温SiO2+2NaOH=Na2SiO3(有粘性)+H2O特殊性：二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应(一)、SiO2的化学性质（很不活泼）高温1.具有酸性氧化物的通性SiO2＋CaO==CaSiO3与强碱反应生成盐和水SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O硅酸钠与碱性氧化物反应生成盐（有粘性）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。想一想2、特性：只能与酸中的氢氟酸HF反应SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O此反应常用于雕刻玻璃1、SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,SiO2是不是两性氧化物？想一想2、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+2C＝高温3、在高温下能与还原剂反应Si+2CO↑可利用这个反应制粗硅CO2＋H2O＝H2CO3但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3思考：SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？(二)、硅酸（H2SiO3）H2SiO3是一种不溶于水的白色固体。一种很弱的酸(酸性比H2CO3还弱,不能是紫色石蕊试液变色)，（1）制法——由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与酸反应制得的。实验4-1现象结论化学方程式滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状物产生a.Na2SiO3溶液呈碱性，b.可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c.先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3(胶体)SiO32-+2H+=H2SiO3（胶体）离子方程式：（2）硅酸化学性质①与强碱发生中和反应H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O②不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解用H2CO3也可制得H2SiO3，可证明H2SiO3的酸性比H2CO3弱。SiO32-+H2O+CO2==CO32-+H2SiO3（胶体）Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3（胶体）∆H2SiO3==H2O+SiO2BBC1.将过量的CO2分别通入：①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液；⑤NaAlO2溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是()A．①②③B．②④⑤C．②③⑤D．②③④B2．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3．下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是A．SiO2+2C=Si+2CO↑B．SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OC．SiO2+4HF=SiF4↑+2H2OD．SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑4．下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是A.烧碱溶液B.浓硫酸C.HF氢氟酸D.碳酸钠溶液高温高温试剂二氧化硅氢氧化钠溶液氢氟酸浓硫酸试剂瓶细口磨口塞广口瓶细口塑料瓶细口橡皮塞5.实验室有五种试剂，根据它们各自的性质，必须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。天然水晶石英中无色透明的晶体就是通常所说的水晶。天然玛瑙石英具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。三、硅酸盐结构复杂，一般不溶于水。2.硅酸钠（Na2SiO3),其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。1.概念：是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。3.硅酸盐的化学性质（1）有很强的热稳定性，能耐高温。（2）硅酸盐易与酸反应Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3(胶体)Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3（胶体）4、硅酸盐组成表示顺序：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O，化合价低的金属氧化物放在前面。（1）保持原有各元素化合价不变，按顺序写出各种元素的氧化物如：硅酸钠（Na2SiO3)Na2O·SiO2镁橄榄石（Mg2SiO4）2MgO·SiO2普通玻璃（CaNa2Si6O14）Na2O·CaO·6SiO2（２）除氧元素外，其他元素的原子个数比符合原来的组成，配置出现分数时应化为整数。钙沸石CaAl2Si3H6O13CaO·Al2O3·3SiO2·3H2O长石（KAlSi3Ox）K2O·Al2O3·3SiO2无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃陶瓷：原料——黏土玻璃：原料——纯碱、石灰石和石英；水泥：原料——黏土和石灰石；加适量石膏；5.用途陶瓷日用器皿、建筑饰材、卫生洁具玻璃普通玻璃:以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。(Na2CO3)（SiO2）Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑高温CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高温水泥以黏土和石灰石为主要原料具有特殊功能的含硅物质1.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。2.硅钢高导磁性用作变压器铁芯4.分子筛吸附剂、催化剂具有均匀微孔结构的铝硅酸盐3.硅橡胶良好的弹性新型无机非金属材料：新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等生物陶瓷人造骨四、硅单质1.存在：硅有晶体硅和无定形硅两种（自然界中没有游离态的硅）。2.物理性质：（1）有金属光泽的灰黑色固体，结构类似于金刚石，熔点(1410℃)和沸点都很高，硬度大。（2）导电性介于导体和绝缘体之间。3.化学性质---形成共价化合物，化学性质不活泼(1)加热条件下，能跟一些非金属单质起反应Si+O2==SiO24、制法SiO2+2C===Si+2CO↑（制取粗硅）高温粗硅提纯：Si+Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si(纯)+4HCl高温高温5.用途晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料硅太阳能电池电脑的中央处理器（CPU）光电池电脑芯片实验4-2（硅酸钠的耐热性）放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火制备木材防火剂的原料一、选择题（每小题有1－2个选项符合题意）1．下列说法中正确的是（）。A．SiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸B．水玻璃在空气中存放易变质C．高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸比碳酸酸性强D．在硅酸钠溶液中加入氯化铵溶液产生沉淀BD2．下列物质中，不跟烧碱溶液反应的是（）A.二氧化硅B.二氧化碳C.硅D．石墨3．常温下，能跟硅反应的物质是（）。A.烧碱溶液B.浓硫酸C.浓硝酸D.氢氟酸4．下列含氧酸的酸酐中，不能由单质和氧气直接反应得到的是（）。A.H2SO4B.H2CO3C.H2SiO3D.H2SO3DADA5．单质A溶于强碱液，A燃烧生成某高熔点的氧化物B，B也不溶于强酸而能与强碱反应。B与纯碱在高温下反应能生成C和气体D，气体D通入C溶液可得白色沉淀E，E放在干燥空气中易失水变成F，F加热再失水可得B。写出分子式：A________B________C________D________E_______F________。并写出下列反应方程式：（1）A与强碱溶液的反应______________________________________（2）B与纯碱共熔______________________________________（3）C与D反应______________________________________（4）F失水___________________________________________Si2SiO32SiONa2CO44SiOH32SiOH23222HSiONaOH2NaOHSi高温322CONaSiO232COSiONa44322232SiOHCONaO2HCOSiONaOHSiOSiOH2232第二节富集在海水中的元素——氯0.9%的生理盐水生理盐水又名为0.9%氯化钠注射液。人体体液中的Na+、Cl-对于调节体液的物理和化学特性，保证体内正常的生理活动和功能发挥重要的作用。氯元素是最重要的成盐元素，主要以NaCl的形式存在于海水和陆地的盐矿中。据推测，海洋中含盐3%，主要为NaCl，此外因还有MgCl2、MgSO4等盐类，致使海水既咸又苦，不能直接饮用。海洋是包括NaCl在内的巨大的资源宝库。如果将海洋中的盐全部提取出来，铺在地球的陆地上，可使陆地平均升高150m。长芦盐场我国海盐产量最大的盐场，主要分布于河北省和天津市的渤海沿岸，其中以塘沽盐场规模最大，年产盐119万吨。以NaCl为主要成分的食盐，至今仍是人类惟一必须的食用盐。第一次世界大战时的1915年4月22日，德军与英法联军在比利时的伊普尔对峙。黎明时分，英法联军前线的士兵突然听到一阵剧烈地爆炸声，紧接着看到一股阴森森的黄绿色气体逐渐从空中降落下来。很快，战壕里的士兵们感觉双眼受到了强烈地刺激，咳嗽响成一片，数百名英法战士窒息死亡，数千名士兵双目失明。这就是战争史上的第一次化学战，从此，化学战作为最邪恶的战争被写入了人类战争的史册。这种气体就是我们研究的氯气。历史事件重庆发生氯气泄漏爆炸事故重庆天原化工总厂发生氯气泄漏事件氯气的化学活泼性使得它的毒性很强，可损害全身器官和系统。氯气还对皮肤、衣物等具有强烈腐蚀、损毁作用能破坏环境、能剿灭触及的所有生命——所有植物和动物，尤其是动物致死率几乎100%，只有天上能高飞的鸟勉强得逃脱。液氯是纯氯气加压后液化所得京沪高速公路淮安段车祸发生液氯泄漏事故共造成２９人因氯气中毒死亡，给当地群众生命财产造成巨大损失。农田被氯气熏黄一、活泼的黄绿色气体——氯气舍勒发现氯气是在1774年，当时他正在研究软锰矿(二氧化锰)，当他使软锰矿与浓盐酸混合并加热时，产生了一种黄绿色的气体，这种气体的强烈的刺激性气味使舍勒感到极为难受，但是当他确信自己制得了一种新气体后,他又感到一种由衷地快乐。直到1810年，戴维经过大量实验研究，确