高中化学必修一 硅

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1、LOGOLOGO第四章非金属及其化合物LOGOLOGO第一节 无机非金属材料的主角硅你知道美国的硅谷吗？Silicon vallyLOGOLOGOSi元素在地壳中的含量排在第几位？LOGOLOGO在地壳中硅的含量为26.3%，仅次于氧。 硅的氧化物及硅酸盐够成了地壳大部分 的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的 90%以上。在无机非金属材料中，硅一 直扮演中主要角色LOGOLOGOLOGOLOGO碳及其重要化合物碳及其重要化合物LOGOLOGO碳 单 质1、碳的同素异形体的结构金刚石石墨C60LOGOLOGO10928金刚石是一种具有空间网状结构的晶体，在晶体中，每个碳原都 被相邻的4个碳原子包围

2、，处于4个碳原子的中心，以共价键与4个碳 原子结合。成为正四面体结构，这些正四面体向空间发展，构成彼此 联结的立体网状结构。金刚石的熔点（3550）和沸点（4827 ）都很高,硬度很大。金刚石LOGOLOGO- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

3、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 120共价键 范德华力石墨石墨为层状结构，各层之间是范德华力结合， 容易滑动，所以石墨很软。 熔沸点高L

4、OGOLOGO1、 可燃性：C + O2= CO22 C + O2(不足) = 2CO点燃点燃2、还原性：C + 2CuO =2Cu + CO2C + H2O = CO + H2(水煤气)2、化学性质C + 4HNO3（浓） = CO2 +4 NO2 +2H2O C + 2H2SO4（浓） = CO2 + 2SO2 +2H2O2C + SiO2 = = 2CO+ Si高温C + CO2 = = 2CO高温高温LOGOLOGO碳的化合物LOGOLOGO一氧化碳 （1）物理性质（2）化学性质1、 可燃性：2CO + O2 = 2CO2 (用点燃方法除CO)点燃2、 还原性：Fe2O3 + 3CO

5、= 2Fe + 3CO2 (炼铁)CuO + CO =Cu + CO23、毒性无色无味，难溶于水，有毒COH2OCO2H2高温尾气点燃处理、用气囊收集4、检验：灼热的氧化铜、澄清石灰水LOGOLOGO.二氧化碳（2）化学性质（1）物理性质氧化性： CO2+ C = 2 COCO2 + 2 Mg = 2 MgO + C点燃酸性氧化物：CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2OCaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2Na2CO3(饱和) + CO2 + H2O =2NaHCO3无色无味，无毒，不支持燃烧CO2过量：CO2 +NaAlO2 + 2H2O = Al(OH)

6、3 +NaHCO3CO2不足量：CO2 +2NaAlO2 + 3H2O = 2Al(OH)3 +Na2CO3LOGOLOGO将足量二氧化碳不断氢氧化钠、氢氧化钡、偏铝酸钠溶液中 通入氢氧化钠溶液中： CO2 + 2OH- = CO32-+ H2O CO2 +CO32-+H2O = 2HCO3-通入氢氧化钡溶液中： CO2 + Ba2+ + 2OH- = BaCO3 + H2O CO2 + BaCO3+ H2O= Ba2+2HCO3- 通入偏铝酸钠溶液中： CO2 +2AlO2- + 3H2O= 2Al(OH)3 + CO32- CO2 +CO32-+H2O = 2HCO3-LOGOLOGO（3

7、）制法 工业制法 CaCO3 CaO + CO2 实验室制法 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2（4）检验：澄清石灰水高温LOGOLOGO原子结构思考1：硅原子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？Si最外层电子数是4，碳也是。思考2：碳、硅原子主要显几价？正四价（+4价）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Si在自然界中没有 游离态的形式存在LOGOLOGO二氧化硅(SiO2)二氧化硅广泛存在于自二氧化硅广泛存在于自 然界中，与其他矿物共同构然界中，与其他矿物共同构 成了岩石。是一种坚硬难熔成了岩石。是一种坚硬难

8、熔 的固体的固体。 硅石硅矿 山LOGOLOGO（1）存在形式：一、二氧化硅 SiO2地球上存在的天然二氧化硅约占地壳 质量的 ，其存在形态有 和 12结晶型无定形LOGOLOGO结晶形（石英晶体）无定形硅藻土水晶玛瑙1、二氧化硅（ SiO2 ）(1)存在: 天然的SiO2称为硅石硅石无色透明彩色环带或层状水晶玛瑙LOGOLOGO水晶晶体二氧化硅晶体二氧化硅LOGOLOGO玛 瑙玛瑙LOGOLOGO坚硬难熔的固体，坚硬难熔的固体， 熔沸点比较高，熔沸点比较高， 不溶于水，不溶于水， 硬度比较大。硬度比较大。2.2. 物理性质物理性质LOGOLOGO二氧化碳 CO2 二氧化硅 SiO2化学式 的

9、意义 状 态硬 度熔沸点相同点表示二氧化碳分 子及其组成表示二氧化硅晶体中 硅氧原子个数比气 态固 态很小很大能溶于水不溶于水很 低很 高二氧化硅与二氧化碳的物理性质对比都属酸性氧化物水 溶 性LOGOLOGO 活动与探究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LOGOLOGOSi O3.3. 结构.SiO2原子晶体LOGOLOGOSiOSiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定 LOGOLOGOLOGOLOGO实验室盛装实验室盛装NaOHNaOH溶液的试剂瓶用橡溶液的试剂瓶用橡 皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗 ？LOGOLOGO

10、4、化学性质（不活泼）：（a）常温与氢氟酸（SiO2很不活泼，HF是唯一能跟 其反应的酸）4HF+SiO4HF+SiO2 2=SiFSiF4 4+2H+2H2 2OO玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来刻蚀玻璃SiO2 不溶于水，不与水反应LOGOLOGOSiOSiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3Na Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2SiOSiO2 2+CaCO+CaCO3 3CaSiO CaSiO3 3+CO+CO2 2高温（b)酸性氧化物的特性：与碱性氧化物反应与强碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与某些盐反应：SiO2 + CaO = CaSiO3

11、高温（有粘性，其溶液俗称水玻璃）高温SiO2既能跟酸 反应，又能跟 碱反应，但不是 两性氧化物注意：LOGOLOGO二氧化硅(SiO2）二氧化(CO2)物理性质熔沸点高、硬度大熔沸点低硬度小与水反应 与碱反应与碱性氧化 物反应 与酸反应 与碳反应高温高温高温不反应CO2+H2O=H2CO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+CaO= CaSiO3CO2+CaO= CaCO3SiO2+4HF=SiF4+2H2O不反应SiO2+2C= Si+2COCO2+C= 2COLOGOLOGO 练习下列几种物质其主要成分不是二氧化硅的 是（ ）红宝

12、石 玛瑙 钻石 石英晶体硅 石 水晶 大理石 金刚砂 硅藻土 光导纤维 LOGOLOGO 5、用途由于SiO2具有优良的物理化学性能加上SiO2在自然界的广 泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。LOGOLOGO制光导纤维制光导纤维石英玻璃制化学仪器石英玻璃制化学仪器制石英表、石英钟制石英表、石英钟水晶制光学仪器和工艺品水晶制光学仪器和工艺品玛瑙制精密轴承和装饰品玛瑙制精密轴承和装饰品LOGOLOGO石英制品LOGOLOGO用光导纤维做 无开刀手术光导纤维手术头灯通信用光缆光学纤维胃镜LOGOLOGO水晶石英、玛瑙LOGOLOGO二氧化硅用来制光导纤维 光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信

13、号的玻璃丝。制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大，一对光纤上可同时传送3万门电话。 LOGOLOGO现现象结论结论反应应式 7676实验实验实验实验 观观观观察察现现现现象并填写下表象并填写下表滴入酚酞溶液显滴入酚酞溶液显红色红色，再滴入盐酸红色，再滴入盐酸红色 消失，并有消失，并有透明胶状物透明胶状物质生成质生成NaNa2 2SiOSiO3 3溶液呈溶液呈碱性碱性，与酸反应生成了，与酸反应生成了 HH2 2SiOSiO3 3NaNa2 2SiOSiO3 3+ 2HCl = H + 2HCl = H2 2SiOSiO3 3（胶体）（胶

14、体）+ 2NaCl+ 2NaCl二.硅酸 (H2SiO3)制备:可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应LOGOLOGO2、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 （适量）= Na2CO3 + H2SiO3（胶体） 一、制备方法1、可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应NaNa2 2SiOSiO3 3+ 2HCl = H + 2HCl = H2 2SiOSiO3 3 （胶体）（胶体）+ 2NaCl+ 2NaClSiO32- + 2H+=

15、H2SiO3（胶体）LOGOLOGO硅酸是一种白色粉末状的固体，它的溶解度 小；是一种弱酸，不能使指示剂变色2、物理性质硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。LOGOLOGO 3、硅酸化学性质与强碱发生中和反应不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解 H2SiO3 = H2O + SiO2H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2OLOGOLOGO三、硅酸盐1.1.含义含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称 硅酸盐结构复杂的固态化合物，硅酸盐结构复杂的固态化合物， 一般都不溶于水。一般都不溶于水。LOGOLOGO最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），俗称泡花碱； 其水溶液俗称为水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂等 。放入蒸馏水现象结论水份水份蒸发后燃烧蒸发后燃烧放入Na2SiO3溶液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P77 实验4-22、硅酸钠 Na2SiO3LOGOLOGO花岗岩LOGOLOGO长 石LOGOLOGO云母石LOGOLOGO滑 石LOGOLOGO石 棉LOGOLOGO高岭土LOGOLOGO 粘土LOGOLOGO 3 硅酸盐的表示方法用氧化物的形 式表示氧化物的顺序：氧化物的顺序： 低价金属氧化物低价金属氧化物高价金属氧化