无机非金属材料的主角硅课时

,4 非金属及其化合物,4.1 无机非金属材料的主角硅（第1课时）,【学习目标】,【重点难点】,1、了解硅的重要化合物的主要性质，认识硅及其化合 物的主要用途。2、联系生产生活实际，培养学生对知识的迁移能力。,重点：二氧化硅的性质难点：硅酸盐的丰富性和多样性。,4 非金属及其化合物,4.1无机非金属材料的主角硅,纯硅,高纯硅,高纯度的硅具有良好的半导体材料，是信息产业的重要材料！,岩石,科学视野,沙子,土壤,科学视野,硅是一种亲氧元素！,纯硅,硅的氧化物（SiO2),硅酸盐（Na2SiO3等),自然界,1、二氧化硅（SiO2）,SiO2 （硅石）,结晶形,无定形,石英晶体,玛瑙（彩色）,硅藻土,水晶（无色透明）,二、二氧化硅和硅酸,（1） SiO2的存在形态,（规则几何形状）,晶体二氧化硅,无定形二氧化硅,晶,沙子,水晶，玛瑙制品,思考交流,二氧化硅的用途,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。,玻璃制品,石英坩埚,石英光导纤维,用光导纤维做手术，不用开刀,二氧化硅的用途,光学纤维胃镜,交流研讨,透过图片思考: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？,不溶于水，熔沸点比较高，硬度比较大。,1. 物理性质：,思考交流,的晶体结构,（网状）,2. 化学性质：,稳定,SiO2,结构决定性质,二氧化硅和二氧化碳的晶体结构比较,CO2的晶体结构,SiO2的晶体结构,Si:O = 1:2,注意： SiO2不是分子构成的，而是由原子直接构成,CO2由分子直接构成的！,2. 化学性质：稳定,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？,明确：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。,实验探究,CO2 + 2NaOH =Na2CO3 + H2O,SiO2 + 2NaOH =Na2SiO3 + H2O,(1)与碱反应,(5)与酸反应,SiO2 + 4HF=SiF4 + 2H2O,不反应,(2)与碱性氧化物反应,(4)与水反应,CO2 + H2O =H2CO3,不反应,2. 化学性质：稳定,酸性氧化物:,与碱反应生成 盐和水,SiO2 + CaO =CaSiO3,（特性）,(3)与碳反应,牢记！,SiO2化学性质特性,特性： （与氢氟酸反应）,（用于雕刻玻璃）,（用于工业制粗硅，这就是“从沙滩到用户”）,高温,弱氧化性,随堂练习,探究实验4-1,二、硅酸,实验探究,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,a.Na2SiO3溶液呈碱性;b.可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸；c.先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶;d.静置则形成硅酸沉淀。,滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生。,实验探究,（强酸制弱酸）,实验探究,问题1：怎样以石英(SiO2)为主要原料制取硅酸？,硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢？请你设计一个实验论证你的推断。,问题2：,可溶性硅酸盐与CO2反应生成不溶于水的硅酸,Na2SiO3 + CO2+H2O = Na2CO3 + H2SiO3,生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。常常用做干燥剂。,用途,一、SiO2,结构特点物理性质化学性质用 途,二、H2SiO3,物理性质化学性质用 途实验室制法,小结,本节课学习了哪些知识和学习方法？,通过本节课的学习你有哪些收获或感想？,小结,不溶于水、极弱酸(酸性比碳酸还弱）,制法：,SiO32- + 2H+= H2SiO3,SiO32- + H2O +CO2 =H2SiO3+ CO32-,H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+H2O,性质：,二氧化碳和二氧化硅的物理化学性质及用途比较,CO2+H2O=H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,CO2+CaO=CaCO3,不反应,SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,固 态,熔沸点低,气 态,熔沸点高、硬度大,SiO2 4HF=SiF4 2H2O,人工降雨，灭火等,装饰、石英坩埚、光纤等,高温,1、初步了解硅酸盐的重要用途及组成。2、掌握硅的物理性质和重要用途。3、掌握硅酸钠的化学性质。,【学习目标】,【重点难点】,硅酸盐的重要用途及组成,硅的物理性质和重要用途，硅酸钠的化学性质。,4.1 无机非金属材料的主角硅（第2课时硅酸盐和硅单质）,科学视野,硅是一种亲氧元素！,纯硅,硅的氧化物（SiO2),硅酸盐（Na2SiO3等),自然界,硅酸盐构成地壳岩石的主要成分,硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称；硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多数不溶于水，化学性质稳定。,1、硅酸盐,硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。,常见硅酸盐矿物,镁橄榄石：Mg2SiO4,长石：KAlSi3O8,蛇纹石：H4Mg3Si2O9,硅酸盐结构复杂、种类繁多，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。例如：,Na2SiO3 : Na2O SiO2 CaSiO3 : CaO SiO2,镁橄榄石：Mg2SiO4,镁橄榄石：2MgO.SiO2,要领：各元素写成相应的氧化物， 化合价不变，元素守恒格式：金属氧化物、二氧化硅、水 (各氧化物前系数为最简整数比)顺序：金属按活动顺序表,硅酸盐的盐氧化物法书写规律,活泼金属氧化物,较活泼金属氧化物,二氧化硅(SiO2 ),水（H2O),长石：KAlSi3O8,K2OAl2O36SiO2,用氧化物形式表示下列硅酸盐：1.蛇纹石：H4Mg3Si2O9 2.钙长石：CaAl2SiO6 3.石棉：CaMg3Si4O12 4.普通玻璃：CaNa2Si6O14,1.3MgO2SiO22H2O,2.CaOAl2O3SiO2,3.CaO3MgO4SiO2,4.CaONa2O6SiO2,2、最简单的硅酸盐硅酸钠,（1）. 硅酸钠（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗称为水玻璃，可制备硅胶、木材防火剂等。,实验探究2 取两条一样的干燥布条，分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干后，分别放置在酒精灯外焰处。观察现象。,思考交流,燃烧,无明火，不燃烧,Na2SiO3不易燃烧，可作防火剂,探究实验4-1,（2）、用硅酸钠制备硅酸,实验探究,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,a.Na2SiO3溶液呈碱性;b.可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸；c.先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶;d.静置则形成硅酸沉淀。,滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生。,实验探究,（强酸制弱酸）,实验探究,问题1：怎样以石英(SiO2)为主要原料制取硅酸？,硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢？请你设计一个实验论证你的推断。,问题2：,可溶性硅酸盐与CO2反应生成不溶于水的硅酸,Na2SiO3 + CO2+H2O = Na2CO3 + H2SiO3,生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。常常用做干燥剂。,用途,SiO2,硅,硅酸盐,水玻璃：Na2SiO3,镁橄榄石：Mg2SiO4,钙长石：CaAl2SiO6,沙子,硅藻土,水晶,玛瑙,岩石,构成,防火剂,制取硅酸（硅胶）,其它：,三大硅酸盐材料,水玻璃：Na2SiO3,无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,3. 硅酸盐产品,交流研讨,硅酸盐产品简介,科学视野,几种特种玻璃,享有盛誉的中国古代陶瓷,4、硅单质,（1） 存在：硅有晶体硅和无定形硅两种。,（2） 物理性质：晶体硅的结构类似于金刚石，熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。,(3)化学性质：常温下硅单质的化学性质不活泼,导电性介于导体和绝缘体之间。,交流研讨,(4)用途,硅太阳能电池,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。,交流研讨,纯硅：,小结,硅酸盐