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1、无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅二氧化硅和硅酸二氧化硅和硅酸 我们生存的地球，组成它我们生存的地球，组成它坚硬的地壳的物质有哪些？坚硬的地壳的物质有哪些？岩石、沙子、土壤的岩石、沙子、土壤的主要成分是主要成分是硅的氧化物及硅的氧化物及硅酸盐。硅酸盐。岩石、沙子、土壤岩石、沙子、土壤一、硅在地壳中的含量一、硅在地壳中的含量 2.自然界硅元素主要存在于自然界硅元素主要存在于:岩石、岩石、沙子和土壤沙子和土壤 1.地壳中的含量地壳中的含量:仅次于氧，排在第二位仅次于氧，排在第二位.硅在元素周期表中的位置硅在元素周期表中的位置研究硅元素研究硅元素 可可别忘了我别忘了我碳和硅的比较碳和硅的比
2、较原子原子结构结构相似点相似点不同点不同点 最外层电子数都是最外层电子数都是4个电子，原子既不容易个电子，原子既不容易失电子也不容易得到电失电子也不容易得到电子子.主要形成主要形成四价四价(+4价价)的化合物的化合物。碳是构成有机物碳是构成有机物的主要元素的主要元素硅是构成岩石与许硅是构成岩石与许多矿物的主要元素多矿物的主要元素【思考思考】碳、硅在自然存在形式有什么不同？碳、硅在自然存在形式有什么不同？硅的存在状态硅的存在状态 碳的存在形式：碳的存在形式：3.自然界硅存在的形态自然界硅存在的形态 :硅在自然界无单质状态硅在自然界无单质状态 只有化合态：如硅的氧化物和硅酸盐只有化合态：如硅的氧化
3、物和硅酸盐 硅的存在形式：硅的存在形式： 因为硅的因为硅的亲氧能力比碳更强亲氧能力比碳更强，在自然界中总是与氧，在自然界中总是与氧相互化合的，相互化合的，主要以主要以SiO2及硅酸盐形式存在。及硅酸盐形式存在。单质、氧化物（单质、氧化物（CO2）、碳酸盐）、碳酸盐氧化物（氧化物（SiO2）、硅酸盐）、硅酸盐一、二氧化硅一、二氧化硅无色透明无色透明无定形无定形 ( (硅藻土硅藻土) )结晶形（石英）结晶形（石英）地球上存在的地球上存在的天然天然二氧化硅称为（统称为）硅石二氧化硅称为（统称为）硅石硅石硅石彩色环带或层状彩色环带或层状水晶水晶玛瑙玛瑙存在形态存在形态 P74沙子沙子v结构结构 立体网
4、状结构（了解，不要求）立体网状结构（了解，不要求）一、二氧化硅（一、二氧化硅（SiO2）SiOSiO4 4 四面体结构四面体结构SiO2(化学式化学式)立体网状结构决定了立体网状结构决定了 具有优良的物理和化具有优良的物理和化学性质学性质OSi可见可见Si、O个数比为个数比为 1：2v二氧化硅的用途二氧化硅的用途一、二氧化硅一、二氧化硅基本的建筑材料、装饰品、坩埚、光导纤维等基本的建筑材料、装饰品、坩埚、光导纤维等石英制品石英制品玛瑙制品玛瑙制品光导纤维光导纤维水晶制品水晶制品v物理性质（硬度、熔点、水溶性）物理性质（硬度、熔点、水溶性）v化学性质化学性质一、二氧化硅一、二氧化硅硬度大、熔点高
5、、不溶于水硬度大、熔点高、不溶于水1.1.类别：类别：与与强碱强碱反应生成盐和水反应生成盐和水与碱性氧化物反应生成盐与碱性氧化物反应生成盐 SiOSiO2 2 + 2 NaOH + 2 NaOHNaNa2 2SiOSiO3 3 ( (有粘性有粘性) )+ H+ H2 2O OSiOSiO2 2 + CaO CaSiO + CaO CaSiO3 3 高温高温酸性氧化物酸性氧化物具有具有酸性氧化物酸性氧化物的通性的通性一、二氧化硅一、二氧化硅此反应常用于雕刻玻璃此反应常用于雕刻玻璃2.2.特性特性与与氢氟酸氢氟酸HFHF反应反应 SiOSiO2 2 +4HF +4HFSiFSiF4 4 + 2H
6、+ 2H2 2O O思考：思考： SiO2既可与碱反应既可与碱反应,也能与也能与氢氟酸反应氢氟酸反应, 能否能否推断推断SiO2为两性氧化物？为两性氧化物？ SiOSiO2 2 + 2C + 2C 高温高温3.3.在在高温高温下能与还原剂反应，表现下能与还原剂反应，表现弱氧化性弱氧化性Si + 2COSi + 2CO SiO2虽然能与虽然能与HF发生反应，但是生成的氟化硅发生反应，但是生成的氟化硅不是盐，而且不是盐，而且HF是唯一能与之发生反应的酸，是唯一能与之发生反应的酸，所以二氧化硅不属于两性氧化物所以二氧化硅不属于两性氧化物思考与交流思考与交流v实验室盛装实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为
7、什么用橡胶塞而溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？不用玻璃塞？v实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？一、二氧化硅一、二氧化硅 HF能能腐蚀腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。 NaOH溶液能与玻璃中的溶液能与玻璃中的SiO2反应生成粘性反应生成粘性的的Na2SiO3，使，使瓶塞与瓶口粘合瓶塞与瓶口粘合无法打开。无法打开。【小结小结】二氧化硅的性质二氧化硅的性质 二氧化碳二氧化碳 COCO2 2二氧化硅二氧化硅 SiOSiO2 2 状状 态态 气气 态态 固固 态态熔点、沸点很低熔点、沸点
8、很低熔点高，硬度大熔点高，硬度大水水 溶溶 性性 微溶于水微溶于水 不溶于水不溶于水化化学学性性质质与与 酸酸 用用 途途人工降雨，灭火，饮料人工降雨，灭火，饮料装饰、石英坩埚、光纤装饰、石英坩埚、光纤与水反应与水反应与碱性氧与碱性氧化物反应化物反应与碱反应与碱反应CO2 + H2O = H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3不不 能能能与强碱反应能与强碱反应能与氢氟酸反应能与氢氟酸反应高温高温SiO2 CaO = CaSiO3练习练习v下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ）A.自然界中，硅主要以有游离态的形式存在自然界中，硅主要以有游离态的形式存在B.
9、石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C.二氧化硅的化学性质活泼，能跟强酸或强碱的溶液二氧化硅的化学性质活泼，能跟强酸或强碱的溶液发生化学反应发生化学反应D.自然界中的二氧化硅都存在于石英中自然界中的二氧化硅都存在于石英中v在一定条件下，在一定条件下，焦炭焦炭水水氧化钙氧化钙氢氟酸氢氟酸盐盐酸酸氢氧化钾氢氧化钾氯化亚铁氯化亚铁氮气，不能和二氧化硅氮气，不能和二氧化硅反应的是（反应的是（ ）A. B. B. C. D. C. D.BB无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅硅酸、硅酸盐硅酸、硅酸盐二、硅酸（二、硅酸（H2SiO3）v物理性质物理性质v制备
10、制备提示：提示：CO2H2OH2CO3 ，但是但是SiO2不能与水直接不能与水直接化合成化合成H2SiO3。利用可溶性的硅酸盐利用可溶性的硅酸盐 & 比硅酸强的酸反应制得比硅酸强的酸反应制得 H2SiO3在水中溶解度很小，是一种在水中溶解度很小，是一种不溶性酸不溶性酸，是，是一种白色固体，其酸性比一种白色固体，其酸性比H2CO3还弱。还弱。二、硅酸（二、硅酸（H2SiO3）现象现象结论结论化学方化学方程式程式滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶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液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生 a.Naa.Na2 2Si
11、OSiO3 3溶液呈碱性，溶液呈碱性， b.b.可溶性硅酸盐与盐可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，酸反应生成不溶于水的硅酸，c.c.先形成硅酸溶胶，先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，后形成硅酸凝胶，d.d.静置则形成硅酸沉淀。静置则形成硅酸沉淀。Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 SiO32- + 2H+ =H2SiO3 离子方程式离子方程式二、硅酸（二、硅酸（H2SiO3）活动与探究：活动与探究：硅酸是一种硅酸是一种比碳酸还要弱比碳酸还要弱的酸，请设计实验证明。的酸，请设计实验证明。 把把COCO2 2通入通入NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中，观察发生
12、溶液中，观察发生的现象？的现象？提示：提示： 用用H2CO3可制得可制得H2SiO3 ，可证明，可证明H2SiO3 的的酸性比酸性比H2CO3弱。弱。SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3v化学性质化学性质二、硅酸（二、硅酸（H2SiO3）（1）酸性太弱，只能与）酸性太弱，只能与强碱强碱发生中和反应发生中和反应 H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O（2）不稳定（比）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解稳定），受热易分解 H2SiO3 = H2O + SiO2v（
13、双选）下列有关硅酸的说法正确的是（双选）下列有关硅酸的说法正确的是（ ） A.硅酸受热易分解生成二氧化硅和水硅酸受热易分解生成二氧化硅和水 B.可用硅酸钠溶液与硫酸反应制备硅酸可用硅酸钠溶液与硫酸反应制备硅酸 C.因为硅酸难溶于水，所以它不能与因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应溶液反应 D.硅胶有毒，不能用于食品干燥硅胶有毒，不能用于食品干燥二、硅酸（二、硅酸（H2SiO3）ABThank You!无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅硅酸盐硅酸盐v定义定义v性质性质v组成表示（复杂硅酸盐）组成表示（复杂硅酸盐）一、硅酸盐一、硅酸盐硅酸盐是由硅、氧、金属组成的化合物的总称硅酸
14、盐是由硅、氧、金属组成的化合物的总称大多数不溶于水，化学性质稳定大多数不溶于水，化学性质稳定Na2SiO3 Na2OSiO2Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O 金属氧化物写在前面金属氧化物写在前面,再写再写SiO2 ,最后写最后写H2O；氧化物之间用氧化物之间用“”隔开。隔开。要领：要领：两边原子个数守恒两边原子个数守恒格式：格式：金属氧化物金属氧化物 二氧化硅二氧化硅 水水 (系数系数出现分数应化为整数出现分数应化为整数)2) 硅酸盐的氧化物法硅酸盐的氧化物法P77 资料卡片资料卡片拆分原则拆分原则练习：把下列式子改写成氧化物的形式练习：把下列式子改写成氧化物的形式
15、1. 蛇纹石蛇纹石:H4Mg3Si2O9 2. 钙长石钙长石:CaAl2SiO6 3. 石棉石棉:CaMg3Si4O12 4. 长石长石:KAlSi3O8 5. 普通玻璃普通玻璃:CaNa2Si6O14 6. 黏土黏土:Al2(Si2O5)(OH)43MgO2SiO22H2OCaO Al2O3 SiO2CaO3MgO4SiO2K2O Al2O3 6SiO2Na2OCaO6SiO2Al2O32SiO22H2O1、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3）v硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3), 其水溶液俗称其水溶液俗称水玻璃水玻璃，是制备，是制备硅胶硅胶和木材和木材防火剂防火剂等的原料。等的原料。实验实验4
16、-24-2放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易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用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火v化学性质化学性质1、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3）与盐反应与盐反应与酸反应与酸反应Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl思考：硅酸钠水溶液久置在空气思考：硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？中会出现什么现象？为什么？2、用途、用途以黏土为原料以黏土为原料陶瓷陶瓷2、用途、用途普通玻璃普通
17、玻璃: :以纯碱以纯碱 、石灰石和石英、石灰石和石英 为原料，为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。(Na(Na2 2COCO3 3) )（SiOSiO2 2 ）玻璃玻璃2、用途、用途水泥水泥以黏土和石灰石为主要原料以黏土和石灰石为主要原料具有特殊功能的含硅物质具有特殊功能的含硅物质硅钢硅钢（铁合金）（铁合金） 导磁性良导磁性良好，用作好，用作变压器铁变压器铁芯芯碳化硅（碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。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。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。人人造造骨骨生物陶瓷生物陶瓷具有特殊功能的含硅
18、物质具有特殊功能的含硅物质二、硅单质二、硅单质v灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，是重灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，是重要的半导体材料。要的半导体材料。硅单质是从它的氧化物中提取出来的，主要化学硅单质是从它的氧化物中提取出来的，主要化学反应如下：反应如下：2C(2C(焦炭焦炭)+SiO)+SiO2 2( (石英砂石英砂)= Si()= Si(粗硅粗硅)+2CO)+2CO粗硅转变为纯硅（常用方法）：粗硅转变为纯硅（常用方法）：Si(Si(粗粗)+2Cl)+2Cl2 2 = SiCl= SiCl4 4；SiClSiCl4 4+2H+2H2 2 = Si(= Si(纯纯)+4HCl)+4HCl高
19、温高温高温高温二、硅单质二、硅单质v制备制备根据以上反应，回答下列问题：根据以上反应，回答下列问题：（1 1）在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是）在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是_。（2 2）在由粗硅制取纯硅的反应中，反应）在由粗硅制取纯硅的反应中，反应属于属于_反应（填四种基本反应类型）；反应（填四种基本反应类型）；反应反应属于属于_ _ 反应（填四种基本反应（填四种基本反应类型）；反应类型）；H H2 2的作用是的作用是_。二、硅单质二、硅单质还原剂还原剂氧化还原氧化还原/化合化合氧化还原氧化还原/置换置换 还原剂还原剂二、硅单质二、硅单质v化学性质（了解）化学性质（了解）SiO2 SiO2
20、在高温条件下在高温条件下, ,单质硅能与单质硅能与O O2 2和和ClCl2 2等非金属单质等非金属单质反应。反应。常温下化学性质不活泼，只能跟常温下化学性质不活泼，只能跟F F2 2、HFHF和和NaOHNaOH 溶液反应。溶液反应。SiSi2F2F2 2SiFSiF4 4 Si Si4HF4HFSiFSiF4 42H2H2 2 SiSi2NaOH2NaOHH H2 2O ONaNa2 2SiOSiO3 32H2H2 2练习练习v有下列物品或设备：有下列物品或设备：陶瓷餐具陶瓷餐具砖瓦砖瓦v水泥路桥水泥路桥门窗玻璃门窗玻璃水晶镜片水晶镜片石英钟表石英钟表v玛瑙手镯玛瑙手镯硅太阳能电池硅太阳能
21、电池石英光导纤维石英光导纤维v计算机芯片计算机芯片（1）用到硅单质的是）用到硅单质的是_（2）所用材料为）所用材料为SiO2或要用到或要用到SiO2的是的是_（3）所用材料为硅酸盐的是）所用材料为硅酸盐的是_关于硅及其化合物的叙述中，错误的是（关于硅及其化合物的叙述中，错误的是（ ）A.A.硅是良好的半导体材料硅是良好的半导体材料B.B.二氧化硅能与石灰石反应：二氧化硅能与石灰石反应：SiOSiO2 2+CaCO+CaCO3 3=CaSiO=CaSiO3 3+CO+CO2 2C.C.可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：SiOSiO2 2+2C=Si+2CO+2C=Si+2COD.D.硅的化学性质活泼，在自然界中主要以化合硅的化学性质活泼，在自然界中主要以化合态的形式存在态的形式存在高温高温高温高温DThank You!
