《第一节-无机非金属材料的主角——硅》PPT课件.ppt

无机非金属材料的主角 硅 第一课时 地球生物生存的根基 空气 水 阳光 硅酸盐 1 了解二氧化硅及硅酸的性质与应用2 认识物质间既有相似性又有各自的特性 重点 二氧化硅的性质和硅酸的制备 难点 二氧化硅的结构 学习目标 C Si的原子结构示意图 14 6 C Si 碳 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 非金属性 C Si 硅元素在地壳中的含量为26 3 仅次于氧 硅是一种亲氧元素 在自然界没有游离态 只有化合态 主要以熔点很高的氧化物 二氧化硅 和硅酸盐的形式存在 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 约占地壳质量的90 以上 结晶形 石英晶体 无定形 硅藻土 水晶玛瑙 一 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 二氧化硅中没有单个分子 用SiO2来表示二氧化硅的组成 表示Si与O的原子个数比为1 2 所以不是分子式而是化学式 SiO4 四面体结构 立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理性质 一 二氧化硅 2 结构 SiO2的晶体结构图 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 一 二氧化硅 用途 以SiO2为主要成分的沙子是基本的建筑材料 纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料 石英和玛瑙制作饰物和工艺品 思考与交流 P76 物理性质 化学稳定性 通常条件下 很稳定 熔点高 硬度大 难溶于水 交流与研讨 1 玻璃中含有SiO2 从物质组成和性质角度来分类 SiO2属于哪类物质 2 SiO2可能具有哪些化学性质 3 二氧化硅的化学性质 通常很不活泼 具有酸性氧化物的通性 1 与强碱反应生成盐和水 2 与碱性氧化物反应生成盐 有粘性 其溶液俗称水玻璃 SiO2 2OH SiO32 H2O 2 难溶于水 不与水反应 4HF SiO2 SiF4 2H2O 3 SiO2的特性 与氢氟酸 HF 反应 用途 雕刻玻璃 1 为什么在实验室中盛放NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞 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 思考 2 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 3 某同学根据SiO2既可与碱反应 也能与氢氟酸反应 推断SiO2为两性氧化物 是否正确 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O SiO2 4HF SiF4 2H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O CO2 Na2O Na2CO3 SiO2 CaOCaSiO3 CO2 H2OH2CO3 二氧化碳与二氧化硅比较 酸性氧化物 思考 但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3 那怎样制备H2SiO3呢 硅酸是一种怎样的物质呢 CO2 H2OH2CO3 滴入酚酞溶液呈红色 硅酸难溶于水 Na2SiO3 2HCl H2SiO3 胶体 2NaCl 制备 可溶性硅酸盐 如Na2SiO3 与酸反应 Na2SiO3溶液呈碱性 滴入盐酸有白色胶状沉淀产生 二 硅酸 H2SiO3 Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 胶体 实验4 1 向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞 再滴入稀盐酸 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 溶解度很小 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 1 制备Na2SiO3 2HCl H2SiO3 胶体 2NaCl 2 物理性质 白色 胶状 不溶于水的物质 4 用途 可作干燥剂和催化剂的载体 3 化学性质 酸性比碳酸弱 强酸制弱酸原理 酸性HCl H2CO3 H2SiO3 1 与强碱溶液反应 H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 小结 Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 胶体 2Na2CO3 练习1 为确认HCl H2CO3 H2SiO3的酸性强弱 某学生设计了如图所示的装置 一次实验即可达到目的 不必选其他酸性物质 请据此回答 思考 直接将A中产生的二氧化碳通入到C中的硅酸钠溶中 能否证明H2CO3强于H2SiO3 盐酸 饱和NaHCO3溶液 吸收HCl气体 Na2SiO3溶液 HCl H2CO3 H2SiO3 练习 教材P801 3 4 三 硅酸盐 硅酸盐结构复杂的固态化合物 一般都不溶于水 化学性质很稳定 1 含义 硅酸盐是由硅 氧和金属元素组成的化合物的总称 最简单的硅酸盐 可溶于水 其水溶液俗称为水玻璃 硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀 可用作木材防火剂等 还可用于制备硅酸 3 硅酸钠 Na2SiO3 三 硅酸盐 当水分蒸发后燃烧 当水分蒸发后不易燃烧 用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火 制备木材防火剂的原料 2 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 三 硅酸盐 硅酸盐的表示方法 1 将硅酸盐中所有元素都写成氧化物 二氧化硅和氧化物的组合 氧化物的书写顺序 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 2 氧化物之间以 隔开 3 注意原子守恒 硅酸钠NaSiO3 石棉CaMg3Si4O12 长石KAlSi3O8 四 硅酸盐工业 1 玻璃 普通玻璃 以纯碱 Na2CO3 石灰石和石英 SiO2 为原料 Na2CO3 SiO2 Na2SiO3 CO2 CaCO3 SiO2 CaSiO3 CO2 主要成分 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 有关反应的化学方程式 高温 高温 四 硅酸盐工业 以黏土和石灰石为主要原料 2 水泥 3 传统硅酸盐陶瓷 传统硅酸盐陶瓷是以黏土为原料 经高温烧结而成 日常生活中常见的陶瓷有日用器皿 建筑饰材 卫生洁具等 4 具有特殊功能的含硅物质 碳化硅 SiC俗称金刚砂 具有金刚石的结构 硬度很大 用作砂纸 砂轮的磨料 硅钢 铁合金 导磁性良好 用作变压器铁芯 硅橡胶最好的既耐高温又耐低温的橡胶 分子筛具有均匀微孔结构的铝硅酸盐 硅酸盐 t 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 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 1 硅的工业制法 粗硅 纯硅 五 硅单质 四 硅单质 2 硅的种类 结构 物理性质 单质硅有晶体和无定形两种 晶体硅的结构与金刚石类似 是带有金属光泽的灰黑色固体 熔点高 硬度大 有脆性 3 化学性质 四 硅单质 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 CO2 Na2CO3 H2O 2NaHCO3 CO2 C2CO SiO2 Na2CO3Na2SiO3 CO2 SiO2 2CSi 2CO CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 4 用途 晶体硅的导电性介于导体和半导体之间 是良好的半导体材料 硅是信息技术的关键材料 硅太阳能电池 利用硅的半导体性能 制成光电池 将光能转化为电能 四 硅单质 电脑的中央处理器 CPU 硅芯片的使用 使计算机的体积已缩小到笔记本一样大小了 硅的用途非常广泛 可用来制造集成电路 晶体管 硅整流器等半导体器件 还可以制太阳能电池 制铝合金 铁合金等多种合金 硅芯片 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 是白炽灯寿命的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 下列物质中属于纯净物的是 A Na2CO3 10H2OB 水泥C 纯净的盐酸D 普通玻璃 3 下列物质有固定熔点的是 A 水泥B 玻璃C Na2O SiO2D 水玻璃 2 下列叙述正确的是 双选 A 酸均不能与酸性氧化物反应B 玻璃 陶瓷 水泥容器都不能贮存氢氟酸C 石灰抹墙 水泥砌墙过程的硬化原理相同D 石灰窑 玻璃熔炉出来的气体主要成分相同 A BD C 课堂练习 本节小结 1 学习了非金属元素硅的重要化合物二氧化硅和硅酸 2 学习了二氧化硅的重要性