《高中化学人教必修1 4.1无机非金属材料的主角 硅 课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学人教必修1 4.1无机非金属材料的主角 硅 课件.ppt（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 非金属及其化合物 第一节 无机非金属材料的主角 硅 地壳中含量 硅的氧化物和硅酸盐构成了地壳中大 部分的岩石 沙子和土壤 约占地壳 质量的90 以上 因此 硅在无机非金 属材料中扮演主要角色 思考1 写出硅原子结构示意图 最外 层电子数是多少 我们很熟悉的哪种元 素最外层电子数与它相同 最外层电子数是4 碳也是 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 碳 硅 有机界和无机界的豪门双雄 碳 硅在元素周期表的位置 碳是构成有机物的主要元素 硅是构成岩石与许多矿物的基本元素 思考 阅读课本 二氧化硅和硅酸 比较 碳 硅亲合氧的能力 结论 碳 硅都是亲氧
2、元素 硅的亲氧性强于 碳的亲氧性 依据 硅元素在自然界总是以氧的化合物 的形态存在 不存在游离态的硅单质 1 存在 阅读课本74 75页 思考题1 什 么是硅石 石英 水晶 玛瑙 画出 由硅石分类到玛瑙的树状分类图 地球上存在的天然二氧化硅称为 统称为 硅石 硅石 结晶形 石英 无定形 无色透明彩色环带或层状 水晶玛瑙 原因 SiO2的这些性质主要与它的结构有关 透过图片思考 二氧化硅具有哪些物理性质 水溶性 熔点 硬度 化学稳定性如何 你 的根据是什么 SiO2的这些性质是由什么决 定的 阅读科学视野 物理性质 难溶于水 熔点高 硬度大 化学性质 化学性质很稳定 不活泼 问题 SiO2的结构
3、到底是怎样的呢 2 空间结构 SiO2是分子式吗 每个Si原子周围结合4个O 每个O原子跟2个Si相结合 Si与O原子按1 2的比例 组成立体网状结构的晶体 SiO2的结构 3 SiO2的物理性质 坚硬难熔的固体 熔沸点比较高 不 溶于水 硬度比较大 1 从物质分类角度来看 二氧化硅属于哪类 氧化物 2 二氧化硅可能具有哪些化学性质 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 特性 4HF SiO2 SiF4 2H2O 4 化学性质 性质稳定 不活泼 是酸性氧化物 SiO2 CaO CaSiO3 高温 难溶于水 不与水反应 不与酸反应 除氢氟酸以外 弱氧化性 2C SiO2 Si 2CO 高
4、温 用于工业制粗硅 这就是 从沙滩到用户 二氧化碳 二氧化硅 状态 物理性质 化 学 性 质 与水反应 与碱反应 与碱性氧 化物反应 与酸反应 用 途 CO2 H2O H2CO3 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O CO2 Na2O Na2CO3 CO2 CaO CaCO3 不反应 SiOSiO 2 2 2NaOH2NaOH NaNa 2 2 SiOSiO 3 3 H2OH2O SiOSiO 2 2 CaO CaSiOCaO CaSiO 3 3 固 态 分子构成 熔点低 气 态 原子构成的网状结构 熔点高 硬度大 SiOSiO 2 2 4HF4HF SiF SiF 4 4 2H2H 2
5、2 O O 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 与CO2对比 高温 有粘性 想一想 2 实验室能否用 玻璃瓶盛装氢氟 酸 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 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 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 随堂练习 SiO2 4HF SiF4 2H2O 作为酸性氧化物的SiO2 氢氟酸 HF 是 唯一可以与之反应的酸 思考 一般的玻璃 主要成分是SiO2 都是光滑的 透
6、明的 但我们也常见一些玻璃制品有美丽的 图案 这些图案是怎样 绘上 去的呢 利用氢氟酸和SiO2 反应的原理 SiOSiO 2 2 5 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 精密仪器轴承 SiO2制光导纤维 光导纤维就是比头发丝还细的 能传导光 信号的玻璃丝 光导纤维主要用于通讯 传感 测量等 光纤通讯的优点是通信容 量大 一对光纤上可同时传送3万门电话 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 二氧化硅的用途 饰物 工艺品 水晶 玛 瑙 玛瑙 石 英 制 品 危害 在隧道开凿 石英粉加工等工作 环境下易形成含有二氧化硅的粉尘 人 长期
7、吸入含有二氧化硅的粉尘 就会患 硅肺病 旧称矽肺 想一想 某同学根据SiOSiO 2 2 既可与碱反应既可与碱反应 也能与也能与氢氟 酸反应 推断SiOSiO 2 2 为两性氧化物为两性氧化物 是否正确是否正确 因为SiO2只与HF反应 这是SiO2的特 性 与其它的酸不反应 SiO2是一种酸 性氧化物 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 B 想一想 怎样设计实验制取H2SiO3呢 2 硅酸 H2SiO3 1 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
8、 2 制备 由于SiO2不溶于水 所以硅酸是通过 可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的 制取原理 可溶性硅酸盐与酸反应 现象 结论 化学方 程式 离子方 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 c 先形 成硅酸溶胶 后形成硅酸凝胶 d 静置则形 成硅酸沉淀 阅读课本P76并 探究实验4 1 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 胶体 SiO32 2H H2SiO3 胶体 强酸制弱酸 SiO32 H2O CO2 CO32 H2SiO3 Na2SiO3 H2O C
9、O2 Na2CO3 H2SiO3 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 硅酸浓度较小时易聚合形成硅酸溶胶 硅酸浓度较大时则形成硅酸凝胶 硅酸凝胶干燥脱水 硅酸干凝胶 又称为硅胶 硅胶多孔吸附水分能力强 常用作 干燥剂 也用作催化剂的载体 3 用途 2 硅酸的性质 1 是一种很弱的酸 酸性比碳酸还要弱 2 不稳定 比H2CO3稳定 受热易分解 3 硅酸在水中的溶解度很小 本节课我们学习了一种重要的非金属 元素硅的化合物SiO 2 2 和H 2 2
10、SiO 3 3 了解了 SiO 2 2 的重要性质 用途和H 2 2 SiO 3 3 的性质质 和制法 知道了晶莹透明的水晶 五彩 斑斓的玛瑙与普通沙子的化学成分并没有 什么两样 知道了SiO 2 2 在当前信息时代 IT产业中的重要作用 化学知识可以 帮助我们认识 了解世界 我们也可以用 学过的知识进行发明 创造 造福人类 1 下列各组物质有关性质关系 的比较 正确的是 A 溶解性 CO2 H2CO3 C 熔点 SiO2 CO2 干冰 D 硬度 SiO2 CO2 C 2 下列物质的变化 不能通过 一步化学反应完成的是 A CO2 H2CO3 B SiO2 Na2SiO3 C Na2O2 Na
11、2CO3 D SiO2 H2SiO3 D 3 要除去SiO2中的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 B 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 3 表示方法 1 化学式法 适用于简单的硅酸盐如 Na2SiO3 K2SiO3 CaSiO3等 1 l要领 各元素写成相应的氧化物 化合价不变 元素守恒 l格式 金属氧化物 二氧化硅 水 各氧化物前系数为最简整数比 l顺序 金属按活动顺序表 2 氧化物法 硅酸钠 Na2SiO3 Na2O SiO2 硅酸
12、钙 CaSiO3 CaO SiO2 高岭石 Al2 Si2O5 OH 4 Al2O3 2SiO2 2H2O 正长石 KAlSiO3不能写成 K2O Al2O3 3SiO2 应写成K2O Al2O3 6SiO2 注意事项项 氧化物之间间以 隔开 系数配置出现现分数应应化为为整数 用氧化物形式表示下列硅酸盐 1 蛇纹石 H4Mg3Si2O9 2 钙长石 CaAl2SiO6 3 石棉 CaMg3Si4O12 4 普通玻璃 CaNa2Si6O14 1 3MgO 2SiO2 2 H2O 2 CaO Al2O3 SiO 2 3 CaO 3MgO 4Si O2 4 CaO Na2O 6Si O2 三 硅酸盐
13、硅酸盐的结构很复杂 一般都不溶于水 1 硅酸钠 Na2SiO3 白色固体 易溶于水 其 水溶液俗称水玻璃 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 实验探究 取两条一样的干燥布条 分别放入蒸馏 水和硅酸钠饱和溶液中 使之充分吸湿 浸透 取 出稍沥干后 分别放置在酒精灯外焰处 观察现象 放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液 现象 结论 水分蒸发后燃烧无明火 不燃烧 水不能防火Na2SiO3不易燃烧 可作防火剂 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 硅酸钠的化学性质相对稳定 不
14、能燃烧 不易被腐蚀 热稳 定性好 Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 1 3 用途 可以作肥皂填料 还可以用做建筑 纸张的 黏合剂和木材 织物的防腐剂及防火剂 与盐反应 与酸反应 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 CaCl2 Na2SiO3 CaSiO3 2NaCl 无机非金属材料硅酸盐产品 陶瓷 水泥 玻璃 3 硅酸盐产品 硅酸盐产品简介 硅酸盐产品水泥 陶瓷玻璃 制造原料 黏土 石灰石 石膏 黏土 纯碱 石灰石 石 英 主要设备水泥回转窖玻璃窖 生产条件高温煅烧高温烧结高温熔融 主要成分 硅酸三钙 硅酸 二钙 铝酸三钙 复杂 主要是硅酸盐 硅酸钠
15、硅酸钙 二氧化硅 生产共同点 都在高温下 发生了复杂的物理和化学变化 原料都有含硅的 物质 产品都含有硅酸盐 且都是混合物 传统无机非金属材料 陶瓷 玻璃 水泥 新型无机非金属材料 新型陶瓷 透明陶瓷 超导陶瓷等 高温结构陶瓷 压电陶瓷 人造关节 种 类类特 性用 途 普通玻璃在较较高温度下易软软化窗玻璃 玻璃瓶 玻璃杯等 石英玻璃 膨胀胀系数小 耐酸碱 强度大 滤滤光 化学仪仪器 高压压水银银灯 紫外灯等的灯壳 光导导 纤维纤维 压电压电 晶体等 光学玻璃 透光性能好 有折光和 色散性 眼镜镜片 照相机 显显微 镜镜 望远镜远镜 用凹凸透镜镜 等光学仪仪器 玻璃纤维纤维 耐腐蚀蚀 不怕烧烧
16、不导导 电电 不吸水 隔热热 吸 声 防虫蛀 太空飞飞行员员的衣服 玻璃钢钢等 钢钢化玻璃 耐高温 耐腐蚀蚀 强度 大 质轻质轻 抗震裂 运动动器材 微波通讯讯器材 汽车车 火车车窗玻璃等 几种特种玻璃 金刚砂 特殊功能的含硅材料 1 SiC 俗称 具有金刚刚 石结结构 硬度大 可用作砂纸纸 砂轮轮的 磨料 2 含硅4 的硅钢钢具有很高的导导磁 性 可用作变压变压 器的铁铁芯 3 硅橡胶具有耐高温 耐低温的性 质质 硅单质 1 物理性质 硅有晶体硅和无定形硅两种 晶体硅是灰黑色 有金属光泽 硬而脆的固体 为什么晶体硅的熔沸点高 硬度大 硅的结构类似于金刚石 熔点和沸点都很高 硬度大 硅的导电性如何 导电性介于导体和绝缘体之间 2 化学性质 常温下很稳定 只与氟气 氢氟酸 强碱溶液反应 加热时能和氧气 氯气 氢气等非金属反应 你能根据硅的原子结构推测硅单质可能具 有的化学性质 Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 Si O2 SiO2 Si 2H2 SiH4 不稳定 Si 2Cl2 SiCl4 要点探究 碳硅 存在形态态
