人教版必修1 第4章第1节 无机非金属材料的主角——硅 课件（49张）.ppt

无机非金属材料的主角硅,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：csi,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hclh2co3h2sio3）,（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：na2osio2,硅酸钙：caosio2,三、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+co2caco3+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.na2co310h2ob.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.na2osio2d.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