第四章第一节硅

第四章非金属及其化合物 第一节无机非金属材料的主角 硅 化学必修1 Al 7 73 O 48 60 Si 26 30 地壳中元素质量分数 硅元素在地壳中含量 高岭土 粘土 画出硅的原子结构示意图 分析 既不易失电子 又不易得电子 主要形成四价的化合物 硅元素 与哪种原子的结构相似 碳 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 硅是一种亲氧元素 在自然界中主要以氧化物及硅酸盐的形式存在 结论 1 存在 硅石 12 结晶形 石英 无定形 水晶 玛瑙 一 二氧化硅 硅藻土 科学视野 二氧化硅结构 Si O 2 二氧化硅的晶体结构 四面体结构 茶水晶 紫水晶 蔷薇石英 黄水晶 玛瑙 光导纤维 光缆 3 用途 1 光导纤维 2 耐高温化学仪器 石英电子表 石英钟 3 电子工业的重要部件 光学仪器 高级工艺品和眼镜片 4 精密仪器轴承 耐磨器皿和装饰品 光纤视频 玛瑙饰品 思考与交流 P76 4 物理性质 化学稳定性 通常条件下 很稳定 无色晶体 不导电 硬度大 熔点高 难溶于水 设疑 实验室中盛放碱液的试剂瓶与盛放其它溶液的试剂瓶有何不同 为什么 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 5 化学性质 1 常温与氢氟酸反应 SiO2很不活泼 HF是唯一能跟其反应的酸 4HF SiO2 SiF4 2H2O 2 酸性氧化物 不溶于水 也不与水反应 2NaOH SiO2 Na2SiO3 H2O 与强碱反应 与碱性氧化物反应 所以 不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液 如NaOH KOH Na2CO3 Na2SiO3等溶液 注意 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 刻蚀玻璃 用HF刻蚀玻璃上的花纹 SiO2与CO2化学性质的比较 CO2 H2O H2CO3 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O CO2 Na2O Na2CO3 SiO2 4HF SiF4 2H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 CaO CaSiO3 高温 酸性氧化物 与碱性氧化物反应 与碱反应 与水反应 与氢氟酸反应 硅酸是一种白色粉末状的固体 它不溶于水 是一种弱酸 不能使指示剂变色 二 硅酸 H2SiO3 思考 二氧化硅难溶于水 又不与水反应 那么 如何制得硅酸呢 由可溶性硅酸盐与其他酸反应制备 强酸制弱酸 原理 实验4 1 向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞 再滴入稀盐酸 滴入酚酞溶液呈红色 Na2SiO3溶液呈碱性 Na2SiO3 2HCl H2SiO3 胶体 2NaCl 实验探究 滴入盐酸有凝胶产生 硅酸难溶于水 知识拓展 把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中 会有什么现象 滴入硫酸有凝胶产生 硅酸难溶于水 Na2SiO3 H2SO4 H2SiO3 胶体 Na2SO4 活动与探究 硅酸是一种比碳酸还要弱的酸 请利用中学实验室常见的仪器及药品 设计一个简单实验 证明硅酸的酸性比碳酸弱 并完成一份实验报告 硅酸酸性比碳酸还要弱 也可用CO2制备 Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 胶体 Na2CO3 所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体 硅酸溶胶 硅酸浓度较大时 则形成软而透明的 胶冻状的硅酸凝胶 硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶 称为 硅胶 硅胶多孔 吸附水分能力强 常用做实验室和袋装食品 瓶装药品等的干燥剂 也可以用作催化剂的载体 3 硅酸用途 脱水形成硅胶 硅酸 H2SiO3 1 制取 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 白色胶状 强酸制弱酸 2 性质 白色胶状 难溶 弱酸性 酸性H2SiO3 H2CO3 脱水形成硅胶 Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 胶体 Na2CO3 用作干燥剂 原理 小结 CO2通入下列各溶液中 无明显现象发生的是 A 氯化钙溶液B 澄清石灰水C 硅酸钠溶液D 饱和碳酸钠溶液 A 合作讨论 试剂二氧化硅氢氧化钠溶液氢氟酸浓硫酸 试剂瓶细口瓶 磨口塞广口瓶细口塑料瓶细口瓶 橡皮塞 1 实验室有几种试剂 根据它们各自的性质 选择适当的试剂瓶盛放 请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线 2 下列说法正确的是 A SiO2溶于水显酸性B CO2通入水玻璃 硅酸钠的水溶液 可得硅酸C SiO2是酸性氧化物 它不溶于任何酸D SiO2晶体中存在单个SiO2分子 B 3 玻璃的主要成分之一是二氧化硅 能在玻璃上进行蚀刻 将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是 A 烧碱B 纯碱C 氢氟酸D 盐酸 C 硅酸钠 水溶液叫水玻璃 用途 实验4 2 水份蒸发后燃烧 不易燃烧 用水玻璃浸过的物品可以防火 肥皂填料 黏胶剂 木材防火剂 制硅酸 三 硅酸盐 硅酸盐是由硅 氧和金属组成的化合物的总称 在自然界分布极广 硅酸盐是一类结构复杂的化合物 一般都不溶于水 化学性质很稳定 硅酸盐的一般特点 一般不溶于水 除Na K盐外 化学稳定性高 种类繁多 结构复杂 构成地壳的骨架 通常用氧化物的形式表示其组成 如Na2SiO3写成Na2O SiO2 资料卡片和科学视野 高岭石 Al2 Si2O5 OH 4 要领 两边原子个数守恒格式 金属氧化物 二氧化硅 水顺序 金属按活动性顺序表及化合价由低到高 拆分原则 K Al3Si3O10 OH 2 钾云母 Na2SiO3Na2O SiO2CaSiO3CaO SiO2粘土 Al2O3 2SiO2 2H2O玻璃 Na2O CaO 6SiO2水泥 3CaO SiO2 2CaO SiO2 3CaO Al2O3 自然界变化 硅酸盐岩石 粘土 土壤胶体 吸收NH4 K 等营养离子 供生物吸收 陶瓷 玻璃 水泥 最重要的无机非金属材料 几种硅酸盐产品 水泥 石灰石和黏土为原料 硅酸盐产品 玻璃 纯碱 石灰石和石英为原料普通玻璃 Na2O CaO 6SiO2 人面鱼纹盆 陶瓷 砖瓦 陶瓷 陶瓷 China 以粘土原料 其它重要硅化物 SiC硅钢 4 硅橡胶 科学视野 新型陶瓷 金刚砂 硅钢 硅橡胶 生物陶瓷 硅有晶体硅和无定形硅两种单质 1 物理性质 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 2 化学性质 四 硅单质 常温下 硅的化学性质不活泼 除氢氟酸 氟气 强碱外不跟其他物质如 氧气 氯气 硫酸等起反应 但在加热情况下 硅也能跟一些非金属反应 1 与氟气反应 2 与氢氟酸反应 3 与强碱溶液反应 4 与氯气反应 5 与氧气反应 Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 集成电路 晶体管 硅整流器等半导体材料 计算机芯片 还可以制成太阳能电池 硅的合金可用来制造变压器铁芯等 3 用途 注 SiCl4沸点为57 6 4 硅的工业制法 不反应 不反应 SiO2 4HF SiF4 2H2O 不反应 2Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 2NaOH SiO2 Na2SiO3 H2O Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 硅单质与二氧化硅性质比较 硅元素 单质硅 Si F2Si HFSi NaOH 加热能与某些非金属单质反应 O2 Cl2 归纳总结 练习1 已知硅与强碱氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 现把11 5g钠和4 2g硅同时投入100g水中 在标况下可收集到H2多少L 提示 与Si反应的NaOH是过量的 解 Na 1 2H2231 2 22 411 5X Si 2H2282 22 44 2Y Y 4 2 2 22 4