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1、第四章 非金属及其化合物第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角 硅硅第一课时长葛市实验中学长葛市实验中学 杨俊豪杨俊豪 自然界中的岩石、沙子、土壤自然界中的岩石、沙子、土壤是由什么构成？是由什么构成？ 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的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、约占地壳总量的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%90%以上。以上。思考思考;学习目标学习目标 1、了解硅元素的在自然界中的存、了解硅元素的在自然界中的存在方式及原子结构；在方式及原子结构；2、了解二氧化硅存在形式及其结、了解二氧化硅存在形式及其结构；掌握二氧化硅物理性质、化学性构；掌
2、握二氧化硅物理性质、化学性质及用途；质及用途； 3、了解硅酸的制备、弱酸性及用、了解硅酸的制备、弱酸性及用途。途。 【自学指导（一）自学指导（一）】自学范围：自学范围：阅读课本阅读课本74-75页，至页，至“图图 4-5 SiO2用途用途”自学要求自学要求：一边看书，一边完成：一边看书，一边完成 “导导学案学案” “自学检测（一）自学检测（一）”空白知空白知识的填空，并记忆相关知识。识的填空，并记忆相关知识。自学时间自学时间： 5分钟分钟检测要求：检测要求：脱离导学案和课本，回答脱离导学案和课本，回答自学检测（一）的知识填空自学检测（一）的知识填空一、硅在自然界中的存在 1、硅在地壳中的含量占
3、第 位，仅次于 ，硅是一种亲 元素，在自然界中易与氧相互化合，以 及 的形式存在。 2、硅的原子结构示意图 ，最外层有 个电子，和 一样，其原子既不易 电子又不易 电子，主要形成 价的化合物，而碳的化学性质很稳定，能以多种碳的单质存在于自然界中。碳碳4二二氧氧氧氧氧化物氧化物硅酸盐硅酸盐四四失去失去得到得到硅元素硅元素硅元素硅元素(silicon)(silicon)(silicon)(silicon)在地壳中的含量在地壳中的含量在地壳中的含量在地壳中的含量氧氧48.6%硅硅26.3%铝铝7.73%铁铁4.75%钙钙3.45%钠钠2.74%钾钾2.47%镁镁2.00%氢氢0.16%其他其他1.2
4、0%硅硅26.3%二、二氧化硅：二、二氧化硅： 1、二氧化硅的存在形式：俗名： ，天然二氧化硅分为 和 两大类，结晶形主要存在于 （无色透明的六方柱状晶体） ， （无色透明的晶体）， （具有彩色环带状或层次）；无定形主要存在于 。 2、二氧化硅的结构：二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子按 的比例所组成的 的晶体，我们通常用“SiO2”表示二氧化硅的组成。其基本结构是 结构。3、物理性质：熔沸点 ，硬度 ， 于水。比较高比较高比较高比较高不溶不溶不溶不溶比较大比较大比较大比较大无定形无定形硅石硅石结晶形结晶形玛瑙玛瑙石英石英水晶水晶硅藻土硅藻土1:2四面体四面体立体网状立体网状 二氧化硅广泛存二氧化
5、硅广泛存在于自然界中，与其在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩他矿物共同构成了岩石。是一种坚硬难熔石。是一种坚硬难熔的固体。的固体。 硅石硅矿山二氧化硅二氧化硅(SiO2) SiO2是硅的重要化合物。地球上是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量存在的天然二氧化硅约占地壳质量的的12，其存在形态有，其存在形态有结晶形结晶形和和无无定形定形两大类，通称硅石。两大类，通称硅石。二氧化硅的存在二氧化硅的存在硅石（硅石（天然天然12%）结晶形：石英结晶形：石英无定形无定形水晶水晶玛瑙玛瑙石石英英水晶玛瑙玛瑙SiO二氧化硅的结构二氧化硅的结构.SiO2原子晶体原子晶体SiOSiO2是正四面
6、体的空间网状结构，是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定因此性质很稳定 【自学指导（二）自学指导（二）】自学范围：自学范围：阅读课本阅读课本76页页“SiO2及硅酸及硅酸（H2SiO3）”自学要求：自学要求：一边看书，结合视频资料，一边看书，结合视频资料，完成完成 “导学案导学案” “自学检测（二）自学检测（二）”空白知识的填空，并记忆相关知识。空白知识的填空，并记忆相关知识。自学时间：自学时间： 8分钟分钟检测要求：检测要求：脱离导学案和课本，回答自脱离导学案和课本，回答自学检测（二）的知识填空，并能演板书学检测（二）的知识填空，并能演板书写写SiO2的反应方程式及硅酸制备的反应的反应方程
7、式及硅酸制备的反应方程式。方程式。4、化学性质： 二氧化硅在通常情况下十分稳定，除HF外，不与酸反应： 。 （因为玻璃中含有SiO2，可以用来雕刻玻璃） 二氧化硅是酸性氧化物，是 的酸酐。具有酸性氧化物的通性，能与强碱、碱性氧化物反应，但是不与水反应。与强碱NaOH溶液反应： 。与碱性氧化物反应（如在高温条件下与生石灰反应）： 。与某些盐反应：（如在高温下与Na2CO3反应） 。 弱氧化性：（工业制硅的方法：在高温条件下与C反应生成单质硅和一氧化碳气体） 。 5、用途： 以SiO2为主要成分的沙子仍然是基本的建筑材料；电子工业的重要部件、光学仪器；是信息调整公路的骨架- 的主要成分；用石英、玛
8、瑙制作的 。高温高温SiO2+2C= Si+2CO SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3 高温高温SiO2+Na2CO3=CO2 +Na2SiO3高高温温SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2OSiO2+CaCO3=CO2 +CaSiO3高高温温硅酸硅酸光导纤维光导纤维饰品和工艺品饰品和工艺品二氧化硅用来制光导纤维二氧化硅用来制光导纤维 光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。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，
9、光纤通讯的优点就是通信容量大，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一对光纤上可同时传送3 3万门电话。万门电话。 光光导导纤纤维维光缆光缆三、硅酸： 1、制备：SiO2不溶于水，所以硅酸只能通过 与 反应制得。实验操作实验现象 结论及方程式向Na2SiO3溶液（俗（俗名水玻璃名水玻璃）中滴入12滴酚酞，再加入稀盐酸，边加边振荡滴入酚酞溶液呈现 色，逐滴加入稀盐酸，有透明的 产生，溶液红色逐渐 ，最后 。 Na2SiO3溶液显 ，与稀盐酸反应生成 。 2、性质： 弱酸性：比碳酸的酸性还弱写出Na2SiO3溶液与二氧化碳反应的化学方程式： 。 受热易分解： （写
10、出分解的化学方程式）。 3、用途：硅胶可作 、催化剂的 等。H2SiO3=H2O+SiO2加热加热Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3(H(H2 2SiOSiO3 3) )碱性碱性红红Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl 硅酸是一种硅酸是一种白色粉末状白色粉末状的的固体固体，它，它不溶于水不溶于水；是一种；是一种弱弱酸，酸，不不能使指示剂变色能使指示剂变色。 可溶性硅酸盐可溶性硅酸盐酸酸胶状沉淀胶状沉淀变浅变浅消失消失硅酸硅酸干燥剂干燥剂载体载体 干燥硅胶干燥硅胶 湿硅胶湿硅胶硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅
11、酸干凝胶，称为的硅酸干凝胶，称为“硅胶硅胶” (SiO2） 。 硅胶多孔，吸附水份能力强，常用硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。干燥剂，也可以用作催化剂的载体。1 1、学习了非金属元素硅的化合、学习了非金属元素硅的化合物物二氧化硅二氧化硅和和硅酸硅酸。2 2、了解了二氧化硅和硅酸的重、了解了二氧化硅和硅酸的重要要性质性质及及用途用途。【课堂小结课堂小结】当堂训练当堂训练 2、除去SiO2中少量CaCO3的方法： ；3、熔融烧碱应该用的器皿是（ ）A、石英坩埚 B、普通玻璃坩埚 C、生铁坩埚 D、刚玉（A
12、l2O3）坩埚4、二氧化硅是酸酐的原因：（ ）A、它溶于水得相应的酸 B、它对应的水化物是可溶性强酸C、它与强碱溶液反应只生成盐和水 D、它是非金属氧化物加入稀盐酸过滤加入稀盐酸过滤CC1、实验室盛装、实验室盛装NaOH溶液的溶液的溶液的溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？ 防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2与与NaOH溶液反应生成粘稠的溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。使瓶塞和瓶口粘在一起。5、下列事实能证明碳酸酸性比硅酸强的是
13、（ ）A、二氧化碳是气体，二氧化硅是固体 B、硅酸难溶，碳酸可溶 C、高温下二氧化硅能与Na2CO3反应生成CO2气体 D、CO2通入Na2SiO3溶液中有胶状沉淀生成6、将过量二氧化碳通入下列溶液中，有白色沉淀生成的是（ ）A、CaCl2溶液 B、石灰水 C、饱和Na2CO3溶液 D、Na2SiO3溶液CD4、已知硅酸制备过程中利用了复分解反应的一般规律：酸性较强的酸可制取酸性较弱的酸，试设计实验证明酸性：盐酸碳酸硅酸；同时画出简单实验装置图。布置作业布置作业 1、课本、课本80页页3、4、5、6、7 2、优化探究优化探究66页页 1、2、3 玻璃花雕刻工艺和我们化学有什玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？么深厚的合作关系？
