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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,巍巍昆仑山,非金属元素在地壳中的含量,硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。,豪门双雄-碳、硅,碳、硅在元素周期表的位置：,碳-统治了有机界：碳是构成有机物的主要元素。,硅统治了无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。,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？,正四价(+4价),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？,最外层电子数是4，碳也是。,碳、硅原子主要显,思考2：“二氧化硅和硅酸”，比较碳、硅亲合氧的能力。
2、, 碳、硅都是亲氧元素。硅的亲氧性强于碳的亲氧性。,正四价(+4价),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？,最外层电子数是4，碳也是。,碳、硅原子主要显,思考2：阅读课本“二氧化硅和硅酸”，比较碳、硅亲合氧的能力。, 碳、硅都是亲氧元素。硅的亲氧性强于碳的亲氧性。,因此硅元素在自然界都是与氧的化合物的形态存在。不 存在游离态的硅单质。,二氧化硅 (SiO2),硅石,硅矿山,二氧化硅广泛存在于自然界中, 与其他矿物共同构成了岩石。天然二氧化硅也叫硅石, 是一种坚硬难熔的固体。,沙子,沙子,玛瑙,石英,沙子,玛瑙,二氧化硅,透过图片思考: 二氧化硅具有哪些物
3、理性质? 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?,二氧化硅,透过图片思考: 二氧化硅具有哪些物理性质? 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?,物理性质:,二氧化硅,透过图片思考: 二氧化硅具有哪些物理性质? 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?,物理性质:,难溶于水, 熔点高, 硬度大。,二氧化硅,透过图片思考: 二氧化硅具有哪些物理性质? 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?,物理性质:,难溶于水, 熔点高, 硬度大。,化学性质:,二氧化硅,透过图片思考: 二
4、氧化硅具有哪些物理性质? 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?,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,原因：,二氧化硅,透过图片思考: 二氧化硅具有哪些物理性质? 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?,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,原因：,SiO2的这些性质主要与它的结构有关,SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定,二氧化硅,透过图片思考: 二氧化硅具有哪些物理性质? 化学稳定性如何? 你的根据是什么? SiO2的这些性质是由
5、什么决定的?,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,二氧化硅,10928,约180,Si,O,SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定,一、二氧化硅,1. 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。,一、二氧化硅,1. 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。,二氧化硅存在形态：,一、二氧化硅,1. 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。,二氧化硅存在形态：,硅石(12%),一、二氧化硅,1. 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。,二氧化硅存在形
6、态：,硅石(12%),结晶形：石英,一、二氧化硅,1. 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。,二氧化硅存在形态：,硅石(12%),结晶形：石英,无定形,一、二氧化硅,1. 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。,二氧化硅存在形态：,硅石(12%),结晶形：石英,无定形,水晶,一、二氧化硅,1. 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。,二氧化硅存在形态：,硅石(12%),结晶形：石英,无定形,水晶,玛瑙,一、二氧化硅,1. 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。,二氧化硅存在形态：,硅石(1
7、2%),结晶形：石英,无定形,水晶,玛瑙,设疑:,设疑:,为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞？,交流与研讨,设疑:,为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞？,交流与研讨,设疑:,为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞？,1. 从物质分类角度来看, 二氧化硅属于哪类氧化物？,交流与研讨,设疑:,为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞？,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？,（5）化学性质性质稳定, 不活泼,（5）化学性质性质稳定, 不活泼, 是酸性氧化物,SiO2 + 2Na
8、OH = Na2SiO3 + H2O,（5）化学性质性质稳定, 不活泼, 是酸性氧化物,SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,（5）化学性质性质稳定, 不活泼, 是酸性氧化物,SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,（5）化学性质性质稳定, 不活泼, 是酸性氧化物,SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,（5）化学性质性质稳定, 不活泼, 是酸性氧化物, 难溶于水，不与水反应,SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,4HF+SiO2=SiF4+2H2O,（5）化学性质性质稳定, 不活泼, 是酸性氧化物, 难溶于水，不与水
9、反应, 不与酸反应（除氢氟酸以外）,合作讨论一:,合作讨论一:,1、为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中含有SiO2）？,合作讨论一:,1、为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中含有SiO2）？ 2、实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？,合作讨论一:,1、为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中含有SiO2）？ 2、实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？,因为玻璃中含有SiO2，而SiO2可以跟HF酸发生反应，所以HF酸可以腐蚀玻璃，从而不可用玻璃来盛氢氟酸；而用塑料瓶。,合作讨论一:,1、为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能
10、用玻璃塞（玻璃中含有SiO2）？ 2、实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起,因为玻璃中含有SiO2，而SiO2可以跟HF酸发生反应，所以HF酸可以腐蚀玻璃，从而不可用玻璃来盛氢氟酸；而用塑料瓶。,思考：,一般的玻璃（主要成分是SiO2）都是光滑的,透明的, 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？,思考：,一般的玻璃（主要成分是SiO2）都是光滑的,透明的, 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？,思考：,一般的玻璃（主要成分是SiO2）都是光滑的,透明
11、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,SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,思考：,一般的玻璃（主要成分是SiO2）都是光滑的,透明的, 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,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
12、应的原理,3、二氧化硅的用途 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。,3、二氧化硅的用途 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。,3、二氧化硅的用途 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。,光学纤维胃镜,水 晶 制 品,CO2+H2O= H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O= Na2CO3,SiO2+4HF= SiF4 +2H2O,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,
13、SiO2+ Na2O =Na2SiO3,高温,SiO2与CO2化学性质的比较,2. 硅酸(H2SiO3),很弱的酸（酸性比碳酸还弱） 溶解度很小,2. 硅酸(H2SiO3),很弱的酸（酸性比碳酸还弱） 溶解度很小,如何制得硅酸？能用SiO2与水反应制得吗？为什么？,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。,2. 硅酸(H2SiO3),很弱的酸（酸性比碳酸还弱） 溶解度很小,如何制得硅酸？能用SiO2与水反应制得吗？为什么？,实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,实验探究：,实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,实验探究
14、：,实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,实验探究：,滴入酚酞溶液呈红色,实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,Na2SiO3呈碱性,实验探究：,滴入酚酞溶液呈红色,实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,Na2SiO3呈碱性,Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl,滴入盐酸有硅酸凝胶产生,硅酸难溶于水,实验探究：,滴入酚酞溶液呈红色,知识运用与推导：,知识运用与推导：,硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢? 请你设计一个实验论证你的推断。,知识运用与推导：,硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与
15、碳酸相比较如何呢? 请你设计一个实验论证你的推断。,温馨提示：酸与盐反应规律之一是较强的酸能制出更弱的酸。,知识运用与推导：,硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢? 请你设计一个实验论证你的推断。,温馨提示：酸与盐反应规律之一是较强的酸能制出更弱的酸。,实验: 将CO2通入Na2SiO3溶液中,知识运用与推导：,硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢? 请你设计一个实验论证你的推断。,温馨提示：酸与盐反应规律之一是较强的酸能制出更弱的酸。,实验: 将CO2通入Na2SiO3溶液中,现象：透明的硅酸凝胶生成,知识运用与推导：,硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较
16、如何呢? 请你设计一个实验论证你的推断。,温馨提示：酸与盐反应规律之一是较强的酸能制出更弱的酸。,实验: 将CO2通入Na2SiO3溶液中,现象：透明的硅酸凝胶生成,方程式：,Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3,知识运用与推导：,硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢? 请你设计一个实验论证你的推断。,温馨提示：酸与盐反应规律之一是较强的酸能制出更弱的酸。,实验: 将CO2通入Na2SiO3溶液中,现象：透明的硅酸凝胶生成,方程式：,Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3,你的结论：,知识运用与推导：,硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢? 请你设计一个实验论证你的推断。,温馨提示：酸与盐反应规律之一是较强的酸能制出更弱的酸。,实验: 将CO2通入Na2SiO3溶液中,现象：透明的硅酸凝胶生成,方程式：,Na2SiO
