高一化学必修1硅和二氧化硅.ppt

,无机非金属材料的主角- 硅和二氧化硅,学习重点 掌握硅、二氧化硅的物理、化学性质，以及硅与二氧化硅等相关反应方程式 学习难点 碳与硅化学性质的联系和区别以及硅酸的制备。,美国“硅谷”简介,硅谷位于旧金山东南的圣克拉拉谷地，是一个由十几所大学和几千家高技术公司组成的新兴工业区。这里是激光技术、微处理机、影像游艺机、家用计算机、无线电话、袖珍计算机等新技术和高科技产品的诞生地。是世界上最大的计算机和电脑软件产地。因为制造电子元件的主要材料是半导体硅，所以人们称这个工业区为“硅谷”。,返回,玛瑙,1、你知道硅元素在地壳中排名第几吗？在自然界中硅主要以什么形态存在？,以化合态的形式存在，硅的氧化物及其硅酸盐构成了地壳的绝大部分（如岩石、沙子和土壤），占地壳质量的90%以上， “统治了地壳”,（1）硅的原子结构,硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物.,2、请同学们比较硅和碳的核外电子排布？,Si,2、碳是构成有机物的主要元素,硅是构成岩石和许多矿物的基本元素,3、请同学们找出硅在元素周期表的位置？,硅位于金属与非金属的过度位置。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料,远古时期，人类就懂得怎样应用硅的氧化物和硅酸盐来做玻璃、陶瓷等。但是硅的单质直到18世纪上半叶才被化学家制备出来。为什么硅单质这么晚才出现在人类生活？,硅单质的问世,硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧化合的。所以在氧化氛围的地球上，硅以熔点高的氧化物和硅酸盐的形式存在。,网状结构，呈正四面体 结构决定性质,金刚石,硅晶体,硅的晶体结构,硅单质,存在形态,物理性质,晶体硅灰黑色、有金属光泽，结构类似于金刚石；熔点、沸点都很高，硬度大,导电性介于导体和绝缘体之间(半导体）,常温下硅单质的化学性质不活泼,硅的化学性质,常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质起反应（如氧气、氯气、硫酸、硝酸等）。在加热条件下能与一些非金属反应,Si+O2=SiO2,Si+2NaOH+H2O=Na2 SiO3+2H2,Si+4HF=SiF4 + 2H2,高温,硅单质的制备,硅单质的制备主要原材料二氧化硅（水晶、石英以及沙石的主要成分）。,硅的工业制法,1、在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅。 SiO2 2C = Si（粗硅）2CO 与氯反应：Si 2Cl2 SiCl4(温度为 400500),2、粗硅制纯硅：,制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。 半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技术革命.,（4）硅的用途,计算机芯片,硅太阳能电池,单晶硅电池组,太阳能汽车,二、二氧化硅（硅是亲氧元素）,（1）SiO2存在,（2）晶体结构,SiO2,稳定性好，不活泼,用途、物理性质比较,无色透明晶体或白色粉末,高（1723）,高（2230）,大,制备光纤、石英钟表、光学仪器、普通玻璃、装饰品等,(1)装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞不能用磨砂玻璃塞。为什么?,SiO2+2NaOH = Na2SiO3 +H2O,想一想,因为NaOH溶液会跟磨砂玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸钠会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+H2O=H2CO3,不反应,只与HF反应 SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,酸性氧化物,酸性氧化物,（3）化学性质比较,不反应,二氧化硅化学性质,1、化学稳定性：稳定性好，除氢氟酸外一般不与其它酸反应。 2、属酸性氧化物，可与强碱反应、 碱性氧化物反应。,光学纤维胃镜,（4）二氧化硅的用途,一、硅酸(H2SiO3),H2SiO3是SiO2的对应水化物（ SiO2 是H2SiO3的酸酐）。它不溶于水，是一种白色粉末状的固体。,思考：二氧化硅难溶于水，那么，如何制得硅酸呢？,实验探究：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 (胶体)+2NaCl,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,a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶。,1. H2SiO3的制法,知识拓展：,把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，会有什么现象？,滴入硫酸有硅酸凝胶产生,硅酸难溶于水,Na2SiO3+H2SO4 = H2SiO3 (胶体) +Na2SO4,活动探究：,已知硅酸是一种弱酸，请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，探索对比硅酸和碳酸的酸性强弱。,方法一:,方法二:,把CO2通入Na2SiO3溶液中， 观察发生的现象,小结： 2. 硅酸的性质,(1) 硅酸是一种弱酸，酸性比H2CO3弱，不能使指示剂变色。,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3,不溶、不稳定、弱酸,（2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O,（3）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解,CO2通入下例各溶液中，不可能产生沉淀的是（ ） A、氯化钙溶液 B、石灰水 C、饱和碳酸钠溶液 D、硅酸钠溶液,A,讨论:,3.硅酸与硅胶,阅读P76,硅胶 是H2SiO3浓溶液硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶,变色硅胶,是将硅酸凝胶用CoCl2溶液浸泡，然后经干燥活化后制得的。(吸水前为淡蓝色,吸水后为粉红色),硅胶干燥剂,硅胶常用作食品、药品的干燥剂，也常用作催化剂的载体,硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般不溶于水，化学性质很稳定。,1、硅酸钠（Na2SiO3）,二、硅酸盐,物理性质：白色晶体，能溶于水，是少数可溶 性硅酸盐之一, 它的水溶液俗称水玻璃、泡花碱。,Na2SiO3有何 化学特性？,实验4-2,着火,不着火,木材、纸张等易燃物品，用饱 和Na2SiO3溶液浸泡后不易着火。,硅酸钠的特性及用途：,水玻璃是无色粘稠液体，是一种矿物胶。 1.它可以用于制备硅胶; 2.建筑工业上可用作粘合剂; 3.用作耐火材料。,思考：三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸Mg2Si3O8nH2O改写成氧化物的形式为： ，它中和胃酸（HCl）的方程式： 。,2MgO3SiO2nH2O,2MgO3SiO2nH2O + 4HCl = 2MgCl2 + 2H2O +3SiO2 + nH2O,阅读P77 资料卡片,活泼金属氧