无机非金属材料的主角——硅

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 1 激趣入 题 2 新知 预习 3 预习检测 4 课 堂探究 5 课 堂达 标 6 课时 作 业 激 趣 入 题 看到 计 算机的芯片， 传导电话 的光 缆 ，化学 实验 的玻璃 仪 器，你能想象得出它 们 都是以硅或硅的化合物材料制成 的 吗 ？除了以硅酸 盐为 主要成分的 传统 无机非金属材料 外，你 还 知道其他无机非金属材料 吗 ？ 让 我 们 走 进 教材 一起学 习 无机非金属材料的主角 硅。 新 知 预 习 点 拨 ： 自然界中有游离 态 的碳，却不存在游离 态 的硅。 氧 化合 氧化物 4 4 失去 得到 二、二氧化硅 1存在： 石英、水晶、 玛 瑙、光 导纤维 、沙子的主要成分是 _。 SiO2 2 结 构： SiO2晶体是由 Si和 O按原子数之比 为 _的比例 组 成的立体网状 结 构的晶 体。每个硅原子周 围结 合 4个氧原子，每个氧 原子周 围结 合 2个硅原子。 3物理性 质 ：熔点 _；硬度 _； _溶于水。 12 高 大 难 4化学性 质 ： 点 拨 ： SiO2与焦炭高温下反 应 生成的是 CO而不是 CO2。 5用途： (1)沙子是基本的建筑材料。 (2)纯净 的 SiO2是 现 代光学及光 纤 制品的基本材料，可以 制作 _。 (3)石英和 玛 瑙制作 饰 品和工 艺 品。 (4)实验 室中使用 _坩 埚 。 光导纤维 石英 点 拨 ： 硅酸不能使紫色石蕊 试 液 变 色。 弱 2制 备 红 无 白色胶状物 碱 Na2SiO3 2HCl=2NaCl H2SiO3 3硅胶： 硅胶 点 拨 ： 硅酸是中学 阶 段唯一 难 溶性酸。 干燥 催化 稳定 Na2OSiO3 2常 见 的硅酸 盐 Na2SiO3： 水玻璃 Na2SiO3 2HCl= 2NaCl H2SiO3 3常 见 的硅酸 盐产 品 无机非金属材料： 纯碱、石灰石和石英砂 硅酸 盐 产 品 原料 主要 设 备 水泥 黏土和石灰石、少量石膏 水泥回 转 窑 普通玻璃 _ _ 玻璃窑 陶瓷 黏土 / 4特殊功能的含硅物 质 ： (1)金 刚 砂 (SiC)具有 类 似 _的 结 构，硬度很大 ，可用作砂 纸 、砂 轮 磨料。 (2)硅 钢 (含 Si 4%)具有很高的 _，主要用作 变 压 器 铁 芯。 (3)硅橡胶，既耐高温又耐低温，用于制造火箭、 导弹 的 零件。 (4)人工制造的分子 筛 (具有均匀微孔 结 构的 铝 硅酸 盐 )， 主要用作吸附 剂 和 _。 金刚石 导磁性 催化剂 晶体硅 2主要性 质 ； (1)物理性 质 ：晶体硅是有金属光 泽 的灰黑色固体，熔点 _、硬度 _，有脆性、 导电 性介于 导 体和 绝缘 体之 间 ，是良好的 _材料。 (2)化学性 质 ：常温下化学性 质稳 定，除 氢 氟酸和 强 碱外 ，不与其他物 质发 生反 应 。写出下列两个化学方程式： 高 大 半导体 预 习 检 测 D B A C B B 课 堂 探 究 问题 探究： 1.实验 室盛装 NaOH溶液的 试剂 瓶用橡皮塞， 为 什么不用玻璃塞？ 2 SiO2既能与 NaOH溶液反 应 ，也能与 氢 氟酸反 应 ， SiO2属于两性氧化物 吗 ？ 探究提示： 1.玻璃中含 SiO2， SiO2与 NaOH反 应 生成有黏 性的 Na2SiO3，会使瓶塞与瓶口粘在一起，不易打开。 2不属于。两性氧化物既能与酸反 应 生成 盐 和水，又能 与碱反 应 生成 盐 和水的氧化物。 SiO2能与 氢 氟酸反 应 只 是 SiO2的一个特性， SiO2属于典型的酸性氧化物。 知 识 点 1 CO2与 SiO2的性 质 比 较 知 识归纳总结 ： CO2与 SiO2的比 较 解析： 二氧化硅是酸性氧化物，可与碱及碱性氧化物反应 ， 、 能反应；二氧化硅与纯碱 (或碳酸钙 )在高温下能 发生反应， 、 能反应；二氧化硅在高温下还能与焦炭 发生置换反应， 能反应；二氧化硅作为一种特殊的氧化 物还能与氢氟酸反应， 能反应；二氧化硅与盐酸不反应 ， 不能反应。 典 例 1 D A 问题 探究： 1.已知： Si和 NaOH溶液反 应 的化学方程式 为 ： Si 2NaOH H2O=Na2SiO3 2H2是由 Si 3H2O=H2SiO3 2H2和 H2SiO3 2NaOH=Na2SiO3 2H2O两方程式相加得到， 则 Si和 NaOH溶液反 应 中氧 化 剂 是什么？ 还 原 剂 是什么？ 2如何由 SiO2通 过 最 简单 的方法制得 H2SiO3？ (用方程 式表示 ) 3 Na2SiO3是硅酸 盐 ， NaAlSi3O8是硅酸 盐吗 ？ Al2Si2O5(OH)4呢？ 知 识 点 2 硅及其化合物的特性 探究提示： 1.此反 应 中 Si是 还 原 剂 ， H2O是氧化 剂 ， NaOH既不是氧化 剂 又不是 还 原 剂 。 2 SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O、 CO2 Na2SiO3 H2O=Na2CO3 H2SiO3。 3 NaAlSi3O8和 Al2Si2O5(OH)4也同 Na2SiO3一 样 是硅酸 盐 ， 硅酸 盐结 构复 杂 ， 通常是由硅、氧和金属元素 组 成的 化合物的 总 称。 知 识归纳总结 ： 典 例 2 盐酸 饱 和 NaHCO3溶液 吸收 HCl气体 Na2SiO3溶液 HCl H2CO3 H2SiO3 解析： 根据强酸弱酸盐 弱酸强酸盐分析可知，分 液漏斗中盛装盐酸， A中可盛放 Na2CO3，根据 Na2CO3 2HCl=2NaCl H2O CO2可以知道酸性 HCl强于 H2CO3，然后将生成的 CO2通入 Na2SiO3溶液中，反应为 Na2SiO3 CO2 H2O