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1、第四章第一节无机非金属材料的主角硅4.1.1,人教版 必修一第四章 非金属及其化合物（ Si Cl S N）,通过下列图片你能总结归纳出硅元素在自然界中的存在吗？,观察与思考,1.自然界硅元素主要存在于:岩石、沙子和土壤,2.地壳中的含量:排在第二位,氧的后面.,3.自然界硅存在的形态 :硅无游离态单质状态 只有化合态：常常有硅的氧化物和硅酸盐,（一）硅元素在自然界中存在和含量,你能画出碳和硅原子结构示意图，并归纳出硅与碳在元素周期表中的位置与结构吗？,(二) 硅的位置与结构,C,Si,碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？,思考：,一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅（ SiO2）,(1
2、)二氧化硅存在,结晶形 石英晶体无定形硅藻土,硅石,沙子,每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角. 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。,硅原子,SiO2四面体,二氧化硅中硅原子与氧原子个数比为1 ： 2,用SiO2来表示二氧 化硅的组成,表示Si 与O的原子个数比,不是分子式是化学式,科学视野,（2）二氧化硅的结构,3、从下图你能知道二氧化硅有什么用途吗？,SiO2主要用作装饰、石英坩埚、光纤,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,CO2+H2O=H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3
3、,不反应,SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,SiO2CaO=CaSiO3,固 态,熔点低,气 态,熔点高、硬度大,SiO2 4HF=SiF4 2H2O,人工降雨，灭火等,装饰、石英坩埚、光纤,（3）二氧化硅的物理和化学性质和用途,1、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？,SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2ONaOH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。,图 4-6 实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶,动动脑筋,3、某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸
4、反应,推断SiO2为两性氧化物.是否正确?,动动脑筋,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 4HF =SiF4 2H2O,此反应常用于雕刻玻璃,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。,想一想：怎样设计实验制取H2SiO3呢？,2、硅酸 （H2SiO3）,温馨提示：,CO2H2OH2CO3 ，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3。Na2CO3+2HCl 2NaCl+ H2O+ CO2 原理：强酸制弱酸,(1)制备:,制取原理：强酸制弱酸,滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液
5、红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生,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，,阅读课本P65并探究实验4-1,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。常常用做干燥剂。,（3）用途,(2)物理性质:,硅酸是一种白色固体，溶解度很小，而且是一种弱酸,酸性比H2CO3还弱。,离子方程式为：SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 +
6、H2SiO3,想一想,用什么实验事实能够证明硅酸的酸性比碳酸弱？,向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体，出现白色浑浊，即用H2CO3可制得H2SiO3 ，可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。（强酸制弱酸）,小结,（二）硅酸 H2SiO3,（一）二氧化硅 SiO2,（2）硅胶的用途：干燥剂，吸附剂，催化剂的载体。,（1）实验室制取方法（强酸制弱酸）： Na2SiO3+2HCl=H2SiO3（胶体）+2NaCl,（2）酸性氧化物,、与碱反应 SiO22NaOHNa2SiO3H2O,、与碱性氧化物反应 SiO2CaO CaSiO3,（1）特性 SiO2+4HF=SiF4+2H2O,课堂练习,1
7、.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,2、下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是（ ）A.HF溶液 B.KOH溶液 C.盐酸 D.水玻璃,B,C,4.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（ ）A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3 C.Na2ONa2CO3 D.SiO2H2SiO3,3.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（ ）A.CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水 B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸C.高温下SiO2与碳酸盐 反应生成CO2D.氯化氢通入可溶性
8、碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成硅酸沉淀,B,D,【作业】,课本P81 4、5、6、7、8、9、10同步导学,第四章第一节无机非金属材料的主角硅4.1.2,人教版 必修一第四章 非金属及其化合物（ Si Cl S N）,二、硅酸盐,1、定义：,硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称,2、性质：,硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，K2SiO3,3、表示方法：,（1）化学式法：,适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3，K2SiO3、 CaSiO3等。,（2）氧化物法：,要领：两边原子个数守恒格式：金属氧化物.二氧化硅.水顺序：金属氧化物书写顺
9、序 按金属活动顺序表,高岭石,Al2（Si2O5）（OH）4,K(Al2Si3O10)(OH)2,4、硅酸钠（Na2SiO3）,白色固体，易溶于水；Na2SiO3水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，是一种矿物胶，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。,阅读课本P65并探究实验4-2,水分蒸发后燃烧,水分蒸干后不燃烧,硅酸钠能防火,水不能防火,（1）、硅酸钠的物理性质,问一问,硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？,硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。因为发生下列反应：,（2）、硅酸钠化学性质,化学性质相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性好。,Na2SiO3CO2
10、H2ONa2CO3H2SiO3,（3）、用途,作肥皂填料；用做建筑、纸张的黏合剂；木材、织物的防腐剂及防火剂。,与盐反应,与酸反应（强酸制弱酸）,Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3,CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3 +2NaCl,5、硅酸盐工业产品,传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥。,练习1.下列说法正确的是（ ）A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品B.水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2C.SiO2很稳定，与所有的酸都不反应D.将石棉（CaMg3Si4O12）化学式改写成氧化物的形式：3(MgOCaO)4SiO2,A,三、硅单质（Si）,2、
11、物理性质：,3、化学性质,有金属光泽的灰黑色固体，熔点 高，硬度大。,1、存在形式,晶体硅,无定形硅,你能根据硅的原子结构推测硅单质可能具有的化学性质么？,在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。,3、Si 的化学性质常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和 NaOH溶液反应。,Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2,Si2NaOHH2ONa2SiO32H2,SiO2 SiO2,工业上，用焦炭在高温下还原石英砂可制得粗硅SiO22CSi(粗)2CO ，又能跟氯气反应经提纯得到 SiCl4后再用氢气还原制得纯硅：Si(粗)2Cl2SiCl4 ，SiCl42H2Si(纯)4HC
12、l。根据以上反应回答下列问题：（1）反应中焦炭做（ ） A.还原剂 B.氧化剂 C.二者都不是（2）反应 属于（ ），反应 属于（ ） A.化合反应 B.分解反应 C.氧化还原反应 D.非氧化还原反应 E.置换反应,4、硅的工业制备,A,AC,CE,5、用途：太阳能电池、计算机芯片半导体材料信息技术等材料人造卫星、登月车、火星探测器等动力设备新能源。,硅太阳能电池,硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心,观看下列图片总结单质硅的用途,【作业】,课本P80 1、2、3、11、12同步导学,看一看,你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗,科学视野,新型陶瓷,人造关节,高压钠灯,高温结构陶瓷 1.氧化铝陶瓷
13、,陶瓷机械零件,三、新型无机非金属材料的特性,1.能承受高温、强度高。例如：氮化硅陶瓷在1200左右的高温下，仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。,2.具有电学特性，一些新型无机非金属材料可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝缘性材料常被用于集成电路的基板。,3.具有光学特性。有些新型无机非金属材料能发出各色的光，有的能透过可见光，有的能使红外线、雷达射线穿过。,处于高温下的光导纤维,F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌火力网，压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地、重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力。,4. 具有生物特性。有些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植入人体内，用这类材料制成的人造牙齿、人造骨骼，已被应用在医疗上。,人造关节,
