无机非金属材料的主角---硅(课件).ppt

第四章非金属及其化合物 奇峰峻岭的黄山 我们生存的地球 她坚硬的地壳是由什么构成的 硅的化合物构成了地壳中大部分的岩石 沙子和土壤 约占地壳质量的90 以上 第一节无机非金属材料的主角 硅 C Si的原子结构示意图 14 6 C Si 硅原子既不易失去又不易得到电子 主要形成四价的化合物 硅是一种亲氧元素 在自然界中它总是与氧相互化合的 存在 没有游离态 只有化合态 二氧化硅 硅酸盐 结晶形 石英晶体 无定形 硅藻土 水晶玛瑙 二 二氧化硅 SiO2 1 存在 硅石 无色透明 彩色环带或层状 水晶 玛瑙 SiO2是自然界中沙子 石英的主要成分 结晶的二氧化硅叫石英 天然二氧化硅叫硅石 石英 水晶 紫水晶 蔷薇石英 茶水晶 黄水晶 玛瑙 根据SiO2的存在 分析SiO2有哪些物理性质 与CO2的物理性质有何区别 从水溶性 硬度 熔点考虑 2 二氧化硅的物理性质 思考与交流 固体 1610 2230 不溶 大 物理性质 硬度大 熔点高 难溶于水 每1个Si原子周围结合4个O原子 Si在中心 O在四个顶角 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合 硅原子 二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2 1 用SiO2来表示二氧化硅的组成 表示O与Si的原子个数比 不是分子式是化学式 SiO4 四面体结构 立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理和化学性质 二氧化硅的结构 纯净的SiO2 是制造光导纤维的主要原料石英 耐高温化学仪器 坩埚 石英表 石英钟水晶 制光学仪器 高级工艺品玛瑙 精密仪器轴承 耐磨器皿和装饰品沙子 是基本的建筑材料 3 二氧化硅的用途 与强碱反应 SiO2 2NaOHNa2SiO3 H2O 与碱性氧化物反应 4 二氧化硅的化学性质 1 具有酸性氧化物的通性 思考 为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞 因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应 生成的硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起 SiO2 2OH SiO32 H2O 4 二氧化硅的化学性质 学中用 1 加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚 A 石英坩埚B 普通玻璃坩埚C 铁坩埚D 氧化铝坩埚 C 解释 石英坩埚 玻璃坩埚中均含有SiO2 在加热的情况下会与NaOH发生反应 SiO2 2NaOHNa2SiO3 H2O 因此应当选用铁坩埚 只能与HF反应 4 二氧化硅的化学性质 2 SiO2的特殊性 SiO2 4HFSiF4 2H2O 用途 刻蚀玻璃 制作玻璃工艺品 用氢氟酸 刻 出的玻璃工艺品 2 实验室能否用玻璃瓶盛装氢氟酸 HF 为什么 想一想 注意 实验室用塑料瓶来盛装HF 三 硅酸 H2SiO3 硅酸是一种白色粉末状的固体 它不溶于水 是一种弱酸 酸性比碳酸还弱 不能使指示剂变色 三 硅酸 H2SiO3 讨论 如何制备硅酸 能用SiO2与水反应制得吗 由于SiO2不溶于水 也不与水发生反应 所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的 在试管中加入3 5mL饱和Na2SiO3溶液 滴入1 2滴酚酞溶液 再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消失时停止 静置 仔细观察变化过程及其现象 实验4 1 Na2SiO3 2HClH2SiO3 胶体 2NaCl Na2SiO3呈碱性 硅酸难溶于水 滴入酚酞溶液呈红色 滴入盐酸有白色凝胶产生 生成的硅酸逐渐聚合形成硅酸溶胶 能流动 当硅酸的浓度较大时 就会形成硅酸凝胶 不能流动 硅酸凝胶经过干燥脱水就形成硅胶 硅胶的基本成份是二氧化硅 硅胶的用途 干燥剂 吸水 吸附剂 多孔 催化剂的载体 硅酸是一种酸性比碳酸弱的酸 那么我们如何设计一实验来证明呢 实验探究 实验 将CO2通入Na2SiO3溶液中 现象 透明的硅酸凝胶生成 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 不稳定 比H2CO3稳定 受热易分解 弱酸性 酸性比碳酸弱 1 硅酸的性质 H2SiO3 2NaOH 2H2O Na2SiO3 第二课时 硅酸盐 1 定义 硅酸盐是由硅 氧 金属元素组成的化合物的总称 2 物理性质 硅酸盐种类很多 大多数难溶于水 最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3 K2SiO3 3 表示方法 1 化学式法 适用于简单的硅酸盐如 Na2SiO3 K2SiO3 CaSiO3等 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 氧化物前系数配置原则 原子个数比不变硅酸钠 Na2SiO3Na2O SiO2硅酸钙 CaSiO3CaO SiO2高岭石 Al2 Si2O5 OH 4Al2O3 2SiO2 2H2O正长石 KAlSi3O8不能写成K2O Al2O3 3SiO2 应写成K2O Al2O3 6SiO2 2 氧化物法 资料卡片 4 硅酸钠 Na2SiO3 硅酸钠是白色固体 易溶于水 其水溶液俗称水玻璃 又称泡花碱 是一种无色粘稠的液体 黏性很强 可以作黏胶剂和木材防火剂 阅读课本P65并探究实验4 2 水分蒸发后燃烧 水分蒸干后不燃烧 硅酸钠能防火 水不能防火 1 硅酸钠的物理性质 问一问 硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象 为什么 硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊 因为发生下列反应 2 硅酸钠化学性质 硅酸钠的化学性质相对稳定 不能燃烧 不易被腐蚀 热稳定性好 Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 3 用途 可以作肥皂填料 还可以用做建筑 纸张的黏合剂和木材 织物的防腐剂及防火剂 与盐反应 与酸反应 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 CaCl2 Na2SiO3 CaSiO3 2NaCl 看一看 你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗 陶瓷 日用器皿 建筑饰材 卫生洁具 成分 复杂 主要是硅酸盐制造原料 黏土 石英砂 玻璃 1 主要原料 纯碱 石灰石和石英 3 反应原理 复杂的物理 化学变化 2 生产过程 玻璃熔炉 4 玻璃的主要成分 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 水泥广泛使用的建筑材料 制造原料 黏土 石灰石 石膏 具有特殊功能的含硅物质 碳化硅 金刚砂 硬度很大 可做砂纸 砂轮的磨料 硅钢导磁性良好 用作变压器铁芯 硅橡胶目前最好的既耐高温有耐低温的橡胶 可制作火箭 飞机的零件和绝缘材料 三 硅单质 硅有晶体硅和无定形硅两种 晶体硅是灰黑色 有金属光泽 硬而脆的固体 熔沸点很高 硬度很大 结构类似金刚石 是良好的半导体 导电性介于导体和绝缘体之间 1 主要物理性质 2 化学性质 常温下硅单质的化学性质不活泼 1 常温下只和F2 HF 强碱反应 2 加热时能和O2反应 3 用途 半导体材料 制合金 制太阳能电池等 硅的工业制法 随堂练习 1 熔融烧碱应选用的器皿是 A 石英坩埚B 生铁坩埚C 普通玻璃坩埚D 陶瓷坩埚2 下列说法正确的是 A 硅的化学性质不活泼 在自然界中可以以游离态存在B 二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C 二氧化硅溶于水显酸性D 二氧化硅是酸性氧化物 它不溶于任何酸 B B 3 要除去SiO2中混有的少量CaO杂质 最适宜的试剂是 A 纯碱溶液B 盐酸C 硫酸D 苛性钠溶液4 下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是 A SiO2 2C Si 2CO B SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2OC SiO2 4HF SiF4 2H2OD SiO2 CaCO3 CaSiO3 CO2 5 下列物质中 不能用玻璃瓶来盛装的是 A 烧碱溶液B 浓硫酸C 氢氟酸D 碳酸钠溶液 B B C 6 制造光导纤维的主要原料是 A 晶体硅B 二氧化硅C 石墨D 硅酸钠7 下列