高中化学 第四章 非金属及其化合物 4.1 无机非金属材料的主角硅教学课件 新人教版必修1.ppt

第四章非金属及其化合物 发现 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 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 地壳中第二 为26 3 约1 4强 2 结构最外层4个电子 既不易失去也不易得到电子 主要通过的形式形成四价的化合物 共用电子对 二 硅及其化合物的作用 硅的用途树形图 3 硅单质的性质 硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体 灰黑色 有金属光泽 硬而脆的固体 熔 沸点高 硬度大 晶体硅是良好的半导体 1 物理性质 在常温下 化学性质不活泼 只与强碱 氟化氢 氟气反应 2 硅的化学性质 si 2naoh h2o na2sio3 2h2 si 2f2 sif4si 4hf sif4 2h2 加热时 si可以和o2 cl2等反应 你知道吗 常温下 单质碳 硅的化学性质都不活泼 为什么碳在自然界中有稳定的单质 金刚石 存在 而硅却没有 单质硅的化学性质虽然稳定 但硅是一种亲氧元素 硅原子和氧原子的结合非常牢固 形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固 硅氧键一旦形成就很难被破坏 所以 自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在 没有游离态的硅 天然的sio2硅石 二 硅的化合物 1 二氧化硅 sio2 石英还是制造分子筛的原料 这种晶体中有笼穴 像筛子一样 有的分子能透过 有的分子不能透过 因此称为分子筛 科学家根据需要 已经用sio2合成许许多多笼穴大小不同的分子筛 广泛用于气体分子的分离 还用作催化剂等 在环境科学 绿色化学方面很有意义 2 sio2的 sio4 四面体结构 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 坚硬难熔的固体 不溶于水 熔沸点高 常温下 二氧化硅的化学性质不活泼不与水 酸 hf除外 反应 能与碱性氧化物或强碱反应生成盐 1 物理性质 2 化学性质 1 跟碱 热的浓碱 反应 co2可以跟稀的冷的碱反应 反应方程式是 sio2 2naoh na2sio3 h2o 比较 co2 2naoh na2co3 h2o 思考 实验室盛装naoh溶液时用什么塞子 为什么 2 跟碱性氧化物反应sio2 cao casio3 比较 co2 cao caco3 条件的不同说明什么问题 高温 3 与氢氟酸反应sio2 4hf sif4 2h2o注意 玻璃中含有sio2 所以可以用hf来刻蚀玻璃 二氧化硅与二氧化碳比较 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 casio3sio2 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 sio2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 想一想 1 实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸 2 实验室盛装naoh溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞 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 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 硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶 称为 硅胶 酸性较弱 比碳酸的酸性还弱 二 硅酸 h2sio3 干燥硅胶 湿硅胶 硅胶多孔 吸附水份能力强 常用作实验室和袋装食品 瓶装药品等的干燥剂 也可以用作催化剂的载体 用途 探究实验 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 滴入盐酸有有白色胶状沉淀产生 na2sio3呈碱性 硅酸难溶于水 na2sio3 2hcl 2nacl h2sio3 1 下列各组物质有关性质关系的比较 正确的是 a 溶解性 co2h2co3c 熔点 sio2 co2 干冰 d 硬度 sio2 co2 c 2 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 c 3 要除去sio2中的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 b 三 硅酸盐 硅酸盐结构复杂的固态化合物 一般都不溶于水 化学性质稳定 硅酸盐是由硅 氧和金属元素组成的化合物的总称 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 实验4 2 最简单的硅酸盐是硅酸钠 na2sio3 其水溶液俗称为水玻璃 硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀 可用作肥皂填料 木材防火剂等 硅酸盐的表示方法 化学式法 氧化物法 硅酸钠 na2sio3 硅酸钙 casio3 硅酸钠 na2o sio2 硅酸钙 cao sio2 硅酸盐写成氧化物的原则 一般原则是 先写一系列金属氧化物 并按金属活动性顺序排列 较活泼的金属氧化物写在前面 再写sio2 含有氢元素的h2o最后写 氧化物之间加黑点隔开 各氧化物的系数均为整数 并写在相应氧化物前面 写成氧化物后 原化学式中的各元素 原子的个数比应保持不变 高岭石 al2o3 2sio2 2h2o 石棉 cao 3mgo 4sio2 沸石 na2o al2o3 3sio2 2h2o 云母 k2o 3al2o3 6sio2 2h2o 长石 k2o al2o3 6sio2 水泥 3cao sio2 2cao sio2 玻璃 na2o cao 6sio2 粘土 al2o3 2sio2 2h2o t 水泥是一种非常重要的建筑材料 万丈高楼平地起 穿针引线是水泥 湘乡水泥厂 生产过程 黏土和石灰石 两磨 一烧 研磨 煅烧 再磨成细粉 水泥的生产原料 普通硅酸盐水泥的成分 1 水泥 水泥的性能 水泥具有水硬性 水泥 沙子和水的混合物 建筑黏合剂 水泥 沙子和碎石的混合物 混凝土 水泥砂浆 2 玻璃 生产过程 纯碱 石灰石和石英 玻璃的生产原料 普通玻璃的成分 na2sio3 casio3和sio2组成的混合物 或na2o cao 6sio2 玻璃无固定的熔沸点 在一定温度范围内软化 玻璃的性能 3 陶瓷 陶瓷具有抗氧化 抗酸碱腐蚀 耐高温 绝缘 易成型等许多优点 因此 陶瓷制品一直为人们所喜爱 家用陶瓷 江西宜兴 有陶都之称 隋带烧制的三彩陶骆驼 瓷器是中华文明的象征 在许多拉丁语系国家中 瓷器 和 中国 都以 china 用同一字母拼音表示 江西景德镇 江西景德镇所烧制的薄胎瓷器被誉为 洁如玉 明如镜 薄如纸 声如罄 我国素有 瓷都 之称的地方 江西景德镇所烧制的瓷器 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 新型无机非金属材料 1 新型无机非金属材料的特征 1 耐高温 强度高 2 具有电学性质 3 具有光学性质 4 具有生物功能 2 结构材料 高温结构陶瓷 1 氧化铝陶瓷 人造刚玉 高压钠灯的灯管就是用氧化铝陶瓷制作的 高压钠灯是发光效率很高的一种电光源 光色金白 在它的灯光下看物清晰 不刺眼 平均寿命长达1万小时 2万小时 比高压汞灯寿命长2倍 是白炽灯手民能够的10倍 是目前寿命最长的灯 高压钠灯 透明氧化铝陶瓷 注 钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决 由于没有一种能抵御高温钠蒸气 1400 强烈腐蚀的特殊材料 所以 直到1965年才制取第一支高压钠灯 用高温结构陶瓷做的发动机叶片 1 下列物质中属于