2018年高中化学专题3丰富多彩的生活材料第二单元功能各异的无机非金属材料课件5苏教版.pptx

非金属位于元素周期表的什么位置?,它们与人类的生存环境、生活和生产有何关系?,第四章 非金属及其化合物,从沙滩到用户,非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角_硅,1. 含量：,硅在地壳中的含量仅次于氧，居第二位。 硅是一种亲氧元素，在自然界中只存在化合态，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。,2. 结构,最外层均为4个电子，二者结构相似有不同，硅与碳一样，其原子既不易失去也不易得到电子，主要通过共价化合物的形式形成+4价的化合物。 碳是构成有机物的主要元素，而硅是构成岩石和矿物的基本元素。,天 然 的 SiO2 硅 石,一. 二氧化硅,1. SiO2的存在,2. SiO2的结构 (结晶形）,正四面体 空间网状结构 硅氧比例：1：2 没有SiO2 分子存在，只存在硅氧原子,水 晶,玛 瑙,信息高速公路骨架光导纤维,二氧化硅 天然的二氧化硅也叫硅石。石英晶体是结晶的二氧化硅.砂、石英、水晶的主要成分都是SiO2,纯净的二氧化硅是无色透明的，二氧化硅的立体网状结构决定了二氧化硅硬度大，熔沸点高、不溶于水。,3、物理性质:,4、 SiO2的化学性质:,二氧化硅是一种酸性氧化物，是硅酸的酸酐，在一定条件下能与强碱、碱性氧化物和某些盐反应，但不能与水反应,（1）SiO2不与水、一般的酸反应。但可以与氢氟酸（HF）反应， 这是二氧化硅的特性，,SiO2+4HF=SiF4+2H2O 注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来刻蚀玻璃。,想一想： 实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。,（2） 跟碱反应： SiO22NaOHNa2SiO3H2O ，,思考：实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而为什么不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有SiO2）,NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。,（3）与碱性氧化物反应 SiO2CaO CaSiO3 ，,高温,（4）高温条件下，SiO2可以与Na2CO3、 CaCO3等盐反应。(补充) 工业制玻璃原理： SiO2 + Na2CO3 高温 Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 高温 CaSiO3 + CO2,（5）弱氧化性：二氧化硅中硅元素的化合价为+4价，是硅元素的最高价态，因此具有 一定的氧化性，能被C、Mg等还原剂还原。（补充） SiO2 + 2C 高温 Si+2CO SiO2 + 2Mg 高温 Si +2MgO,5、SiO2的用途,光导纤维 石英：耐高温化学仪器、石英电子表 石英钟 水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、 高级工艺品和眼镜片 玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品,二氧化硅的用途,无色固体、高,无色气体、低,大、难溶,小、可溶于水,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,SiO2+CaO=高温=CaSiO3 SiO2+Na2O=高温=Na2SiO3,CO2+Na2O=Na2CO3,SiO2+2C =高温=Si +2CO,CO2+2C =高温=2CO,SiO2+4HF =SiF4 +2H2O,SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2 SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2,CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3,思考：SiO2是硅酸的酸酐， 可以用SiO2与水反应制备H2SiO3吗？,思考：SiO2既能和NaOH反应， 又能和HF反应，二氧化硅 属于两性氧化物吗？,由于SiO2不溶于水，也不与水反应，所以不能用SiO2与水反应直接制得硅酸。通常可用可溶性硅酸盐与其它酸反应制得硅酸。,二、硅酸（H2SiO3）,1、硅酸的制备：,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,离子方程式：,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,强调：硅酸是常见的唯一不溶于水的酸，且不能由酸酐SiO2和水反应制得,思考：实验室制备H2SiO3的反应原理是什么？,【实验4-1】在试管中加入3-5mL硅酸钠溶液，滴入1-2滴酚酞溶液，在用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近红色消失停止，静置，观察变化过程及其现象。【视频】,弱酸性：硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸弱。 Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3,不稳定性： 硅酸受热分解：H2SiO3 SiO2 + H2O,2、硅酸的性质,（1）物理性质：,硅酸为白色胶状固体，难溶于水，难挥发。,（2）化学性质：,思考：向Na2SiO3溶液中通人CO2，有什么现象？,3、硅酸的用途（图片47） 硅酸凝胶经干燥脱水可以制得硅酸干凝胶，称 为“硅胶”，硅胶具有很强的吸水性，常用作 干燥剂和催化剂的载体。,想一想：制玻璃时会发生如下反应： SiO2 + Na2CO3 高温 Na2SiO3 + CO2。 该反应能否说明H2SiO3酸性比H2CO3 强？,【例1】下列说法正确的是（ ） A、二氧化硅溶于水显酸性 B、将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸 C、根据反应SiO2 + Na2CO3 高温 Na2SiO3 + CO2 可以推知硅酸的酸性比碳酸的酸性强 D、二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸,三硅酸盐,1硅酸盐简介： 硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。 硅酸盐的组成和结构复杂多样，是构成地壳岩石的重 要成分，自然界中存在各种天然硅酸盐矿物。,绝大部分硅酸盐都难溶于水，常见的易溶于水的硅酸盐是Na2SiO3 、Na2SiO3 是最简单的硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，是制造硅胶和防火剂等的主要原料。,2硅酸盐的表示方法：硅酸盐种类繁多，结构复杂，其表示方法有两种。,（1）盐化学式法：一般用于简单的硅酸盐。如 硅酸钠：Na2SiO3 , 硅酸钙：CaSiO3,(2)氧化物法：复杂的硅酸盐表示一般用二氧 化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。,硅酸钠：Na2O.SiO2 石棉：CaO.3MgO.4SiO2 普通玻璃的大致成分：N a2O.CaO.6SiO2 水泥的主要成分： 3CaO.SiO2; 2CaO. SiO2; 3CaO.Al2O3, 黏土的主要成分：Al2O3. 2SiO2.2H2O,例如：硅酸钠：Na2SiO3： ； 高岭土：Al2(Si2O5)(OH)4表示为： ； 长石：KAlSi3O8表示为： ； 钠长石：N aAlSi3O8表示为： ；,改写规律：,1、顺序：活泼金属氧化物 . 较活泼金属氧化物 . 二氧化硅.水,2、改写原则： （1）各原子个数比符合原来的组成， 若出现分数应 化为整数。 （2）各元素的化合价不能改变。,特别提醒：硅酸盐写成氧化物的形式，是为了简化 对硅酸盐组成的表示方法，实际上硅酸盐不是以简单 氧化物的形式存在。,3硅酸盐的性质：,硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多数难溶于水，化学性质很稳定 。,Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3,1、最常见的硅酸盐Na2SiO3的物理性质,易溶于水，俗名泡花碱，水溶液俗称水玻璃，呈碱性，具有黏合性,2、Na2SiO3的化学性质,（1）与酸反应：Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl +H2SiO3,（2）具有很强的热稳定性，即能耐高温。(实验4-2）,3、硅酸的用途-制备硅胶和木材防火剂,思考：结合性质，Na2SiO3溶液应如何保存？,4三种常见的硅酸盐产品,水泥、玻璃、陶瓷是传统的、重要的无机非金属材料。,5特殊功能的含硅物质（阅读教材） （1）金刚砂（SiC）具有类似 金刚石 的结构， 硬度 大 ，可以用作砂纸、砂轮磨料。 （2）硅钢（含硅4）具有很高的 导磁性 ， 主要用作变压器铁芯。 （3）硅橡胶：既耐 高温 又耐 低温 ， 可用于制造火箭，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 催化剂 6新型陶瓷： 主要有 、 、 、 几类。,四、硅单质,1、地壳中的存在,硅在地壳中的含量仅次于氧，在地壳中居第二位， 主要以氧化物及其硅酸盐的形式存在， 自然界中无游离态的硅。,2、硅的结构,单质硅有 晶体硅 和 无定形 两类。 晶体硅的结构与金刚石的结构相似。,晶体硅是有 金属 光泽的 黑色固体，熔点 高 、 硬度 大 、有 脆性 性，是良好的 半导体材料 。,3、硅的物理性质,与强碱溶液反应：Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 +2H2,4、硅的化学性质,（1）在常温下，硅单质的化学性质不活泼，除氟气（F2）、氢氟酸（HF）和强碱外，硅与其他物质如O2、 Cl2、 H2SO4、HNO3均不反应。,Si + 2F2 = SiF4,Si + 4HF = SiF4 + 2H2,讨论：能与NaOH溶液反应的产生H2的单质一定是铝吗？,（2）在加热或高时，能与O2、 Cl2、C等反应,Si+C =高温=Si C,Si+O2=高温=Si O2,Si+2Cl2=高温=Si Cl4