高中化学必修一第四章第一节硅(人教版).ppt

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,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。,豪门二杰-碳、硅,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：碳、硅原子最外层电子数是多少？,Si,碳、硅原子最外层电子数是4,思考2：碳、硅原子主要显几价？,正四价（+4价）,一、硅的存在和结构：,1、硅的存在： (1)硅在地壳中的含量仅次于氧,为26.3% (2)硅是一种亲氧元素,主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。 2、硅的结构：,正四价,归纳总结,3、主要物理性质 晶体硅结构类似金刚石，灰黑色、硬而脆 有金属光泽的固体熔点、沸点高硬度大,4、化学性质：,不活泼,(1)常温下：,Si+2F2=SiF4,Si+4HF=SiF4 +2H2,Si+ 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2,注：其它氧化剂，如Cl2、O2、H2SO4、HNO3等常温下都不与硅起反应。,(2)加热时：与某些非金属反应,5、工业制粗硅：,粗硅提纯 *,Si+2Cl2=SiCl4,SiCl4+2H2=Si+4HCl,6、用途：,高纯硅：半导体材料。,合金,变压器铁芯 （含硅4%的钢有导磁性）,耐酸设备 （含硅15%左右的钢有耐酸性）,太阳能电池、电脑芯片等,练习,能溶解硅且能放出氢气的是 （ ） A、浓盐酸 B、稀硫酸 C、氢氟酸 D、浓烧碱,C、D,二、二氧化硅和硅酸,思考1：什么是硅石、石英、水晶、玛瑙？,讨论：试画出由硅石开始分类的树状分布图,硅石,结晶形（石英）,无定形（硅藻土）,水晶,玛瑙,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,1、二氧化硅的存在： 结晶形、无定形：石英、水晶、玛瑙、硅藻土 2、 SiO2晶体结构： 正四面体的空间网状结构 3、物理性质：难溶于水，熔点高，硬度大。 4、SiO2的化学性质性质稳定, 不活泼,二、二氧化硅,归纳总结,难溶于水，不与水反应,SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,是酸性氧化物,SiO2 + CaO = CaSiO3,SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,高温,SiO2的化学性质,与氢氟酸反应（特性）,思考： 实验室盛装NaOH溶液的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SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起,实验室有六种试剂，根据它们各自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。,试剂 二氧化硅 氢氧化钠溶液 硝酸银晶体 氢氟酸 浓硫酸 氯水,试剂瓶 细口磨口塞 广口瓶 棕色细口磨口塞 细口橡皮塞 棕色广口瓶 细口塑料瓶,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着,6、二氧化硅的用途 制光导纤维,水 晶 制 品,石 英 制 品,三、硅酸(H2SiO3),实验1:向饱和Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入稀盐酸,现象,结论,方程式,滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有透明的硅酸凝胶产生,Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水,Na2SiO3+2HCl = H2SiO3+2NaCl,思考：怎样由石英制取硅酸？,思考：将CO2通入Na2SiO3溶液中的现象?,现象：有白色胶状沉淀生成,方程式：,Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3,结论：,硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱,硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。是一种常用的干燥剂,2、性质： a、硅酸、原硅酸都不溶于水，属于弱酸，其酸性比碳酸弱,Na2SiO3+CO2+2H2O=Na2CO3+H4SiO4,b、不稳定性：H4SiO4=H2SiO3+H2O(易),Na2SiO3+2HCl+H2O=2NaCl+H4SiO4,归纳总结,1、制法：,C、吸附性,四、硅酸盐,硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。,最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液 俗称为水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂等,放入蒸馏水,现象,结论,水份蒸发后燃烧,放入Na2SiO3溶液,水份蒸发后不燃烧,水份蒸发后，失去防火作用,防火效果好用作防火剂,无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,t,硅酸盐产品简介：,传统无机非金属材料：,陶瓷、玻璃、水泥,新型无机非金属材料：,新型陶瓷,高温结构陶瓷、压电陶瓷,透明陶瓷、超导陶瓷等,阅读课本79页 科学视野,高压钠灯,透明氧化铝陶瓷,生 物 陶 瓷 应 用,用高温结构陶瓷做的发动机叶片,用二氧化硅和金属氧化物的形式 表示其组成,阅读资料卡片:,要领：两边原子个数守恒 格式：金属氧化物、二氧化硅、水 顺序：金属按活动顺序表,拆分原则,练习：如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐 石棉：CaMg3Si4O12 长石：KAlSi3O8 普通玻璃： CaNa2Si6O14 黏土：Al2(Si2O5)(OH)4,3MgOCaO4SiO2,K2OAl2O36SiO2,CaONa2O6SiO2,Al2O32SiO22H2O,四.硅酸盐 1、硅酸钠：水溶液俗称水玻璃，可做肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。 2、粘土：化学成分主要是：Al2Si2O5(OH)4，土壤胶体一般带负电荷，具有保肥能力。 3、水泥、玻璃、陶瓷 4、新型陶瓷：结构陶瓷、超导陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、生物陶瓷。 5、氧化物表示形式：,归纳总结,A,BD,C,1.下列物质中属于纯净物的是( ) A.Na2CO310H2O B.水泥 C.纯净的盐酸 D.普通玻璃,2.下列叙述正确的是(