高一化学必修1硅和二氧化硅课件.ppt

,无机非金属材料的主角-硅,硅和二氧化硅,硅谷:,思考:提及到“硅”,你能联想到哪些?,美国新兴的高技术产业开发区,电子技术研究中心,计算机生产的重要基地,位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端.,半导体:,单晶硅是半导体器材的核心材料,硅半导体是集成电路的主要材料,估计在21世纪,硅仍然会占半导体材料的95%以上.,1、你知道硅元素在地壳中排名第几吗？在自然界主要以什么形态存在？,以化合态的形式存在，硅的氧化物及其硅酸盐构成了地壳的绝大部分（岩石、沙子和土壤），占地壳质量的90%以上，“统治了地壳”,2、请同学们找出硅在元素周期表的位置？,硅位于金属与非金属的过度位置。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料,（1）硅的原子结构,硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物.,3、请同学们写出硅和碳的核外电子排布？,Si,2、碳是构成有机物的主要元素,硅是构成岩石和许多矿物的基本元素,远古时期，人类就懂得怎样应用硅的氧化物和硅酸盐来做玻璃、陶瓷等。但是硅的单质直到18世纪上半叶才被化学家制备出来。为什么硅单质这么晚才出现在人类生活？,硅单质的问世,硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧化合的。所以在氧化氛围的地球上，硅以熔点高的氧化物和硅酸盐的形式存在。,硅单质的制备,硅单质的制备主要原材料二氧化硅（水晶、石英以及沙石的主要成分）。,硅单质的制备,粗硅的制取：SiO2+2C=Si+2CO,粗硅制纯硅：（常用方法）,硅单质,存在形态,物理性质,晶体硅是灰黑色、有金属光泽、熔点、沸点都很高，硬度大的固体。,导电性介于导体和绝缘体之间,常温下硅单质的化学性质不活泼,制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技术革命.,（4）硅的用途,计算机芯片,硅太阳能电池,单晶硅电池组,太阳能汽车,二、二氧化硅（硅是亲氧元素）,（1）SiO2存在,返回,玛瑙,（2）晶体结构,结构决定性质,金刚石,硅晶体,SiO2,稳定性好，不活泼,用途、物理性质比较,无色透明晶体或白色粉末,高（1723）,高（2230）,大,制备光纤、石英钟表、光学仪器、普通玻璃、装饰品等,(1)装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞不能用磨砂玻璃塞。为什么?,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,想一想,因为NaOH溶液会跟磨砂玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸钠会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。,(2)用氢氟酸来雕刻玻璃，不能用玻璃仪器盛装氢氟酸。为什么?,在玻璃表面涂上一层石蜡,在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸,洗掉酸并去掉石蜡,(2)用氢氟酸来雕刻玻璃，不能用玻璃仪器盛装氢氟酸。为什么?,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,因为氢氟酸会跟玻璃中的SiO2反应，生成四氟化硅。,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+H2O=H2CO3,不反应,只与HF反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O,酸性氧化物,酸性氧化物,（3）化学性质比较,不反应,二氧化硅化学性质,1、化学稳定性：稳定性好，除氢氟酸外一般不与其它酸反应。2、属酸性氧化物，可与强碱反应、碱性氧化物反应。,光学纤维胃镜,（4）二氧化硅的用途,一、硅酸(H2SiO3),H2SiO3是SiO2的对应水化物（SiO2是H2SiO3的酸酐）。它不溶于水，是一种白色粉末状的固体。,思考：二氧化硅难溶于水，那么，如何制得硅酸呢？,实验探究：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl,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,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。,1.H2SiO3的制法,知识拓展：,把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，会有什么现象？,滴入硫酸有硅酸凝胶产生,硅酸难溶于水,Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3(胶体)+Na2SO4,活动探究：,已知硅酸是一种弱酸，请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，探索对比硅酸和碳酸的酸性强弱。,方法一:,方法二:,把CO2通入Na2SiO3溶液中，观察发生的现象,小结：2.硅酸的性质,(1)硅酸是一种弱酸，酸性比H2CO3弱，不能使指示剂变色。,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3,SiO32-+2H+=H2SiO3,Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3,SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3,不溶、不稳定、弱酸,（2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O,（3）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解,CO2通入下例各溶液中，不可能产生沉淀的是（）A、氯化钙溶液B、石灰水C、饱和碳酸钠溶液D、硅酸钠溶液,A,讨论:,3.硅酸与硅胶,阅读P76,硅胶是H2SiO3浓溶液硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶,变色硅胶,是将硅酸凝胶用CoCl2溶液浸泡，然后经干燥活化后制得的。(吸水前为淡蓝色,吸水后为粉红色),硅胶干燥剂,硅胶常用作食品、药品的干燥剂，也常用作催化剂的载体,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物质，一般不溶于水，化学性质很稳定。,1、硅酸钠（Na2SiO3）,二、硅酸盐,物理性质：白色晶体，能溶于水，是少数可溶性硅酸盐之一,它的水溶液俗称水玻璃、泡花碱。,Na2SiO3有何化学特性？,实验4-2,着火,不着火,木材、纸张等易燃物品，用饱和Na2SiO3溶液浸泡后不易着火。,硅酸钠的特性及用途：,水玻璃是无色粘稠液体，是一种矿物胶。1.它可以用于制备硅胶;2.建筑工业上可用作粘合剂;3.用作耐火材料。,思考：三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸Mg2Si3O8nH2O改写成氧化物的形式为：，它中和胃酸（HCl）的方程式：。,2MgO3SiO2nH2O,2MgO3SiO2nH2O+4HCl=2MgCl2+2H2O+3SiO2+nH2O,阅读P77资料卡片,活泼金属氧化物较活