化学：4.1《无机非金属材料的主角——硅》课件(新人教版必修1)上课用的

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（1）,硅的概况在地壳中含量第二：氧硅铝铁,硅的存在与分布,存在：没有游离态，只有化合态分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。,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.,一、硅,碳是构成有机物的主要元素,硅是构成岩石和许多矿物的主要元素,2、硅的性质,硅有晶体硅和无定形硅两种。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,物理性质,硅的工业制法,在常温下，化学性质不活泼。,只与强碱、氟化氢、氟气反应,2、硅的化学性质,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2,加热时，Si可以和O2、Cl2等反应。,2.存在,在自然界中，没有游离态的硅。硅以化合态存在于自然界，例如：硅酸盐等，在地壳中含量居第二位。,3.用途,集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，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。,集成电路晶体管,硅片,硅晶片生产,硅太阳能电池,太阳能电动汽车,一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅（SiO2）,(1)存在,地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为）硅石.,思考题4什么是硅石、石英、水晶、玛瑙？阅读74页，画出由硅石分类到玛瑙的树状分类图。,地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为）硅石,硅石,结晶形（石英）,无定形,无色透明,彩色环带或层状,水晶,玛瑙,(2)结构,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。,硅原子,SiO2四面体,二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1,用SiO2来表示二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式,不仅存在于二氧化硅中还存在于硅酸盐中.,思考题6下列说法错误的是（）A.SiO2是二氧化硅的化学式B.SiO2晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体C.SiO2四面体只存在于二氧化硅晶体中D.沙子里含无定形二氧化硅E.石英就是水晶F.SiO2从古到今被人类广泛地应用着，是因为SiO2的立体网状结构和它在自然界的广泛存在,CDE,现代通信用光缆,光学纤维胃镜,用光导纤维做无开刀手术,光导纤维手术头灯,在隧道开凿，石英粉加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。,危害：,(3)性质,SiO2是一种坚硬难熔的固体,不溶于水，纯净的二氧化硅无色透明。,A、物理性质：与CO2对比,B、化学性质：与CO2对比,BSiO2的化学性质（很不活泼）,高温,讨论：初中学过的酸性氧化物的通性包括哪些方面？（以CO2为例）,1.酸性氧化物,SiO2CaO=,CaSiO3,与强碱反应生成盐和水,SiO22NaOH=,Na2SiO3H2O硅酸钠,与碱性氧化物反应生成盐,（有粘性）,与HF的反应SiO24HF=,SiF42H2O,此反应常用于雕刻玻璃,2.特性,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?,想一想,2、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,1、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？,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。,NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。,3、弱氧化性：SiO2+2CSi+2CO,高温,SiO2+2MgSi+2MgO,高温,与水反应,与碱性氧化物反应,与碱反应,CO2+H2O=H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,CO2+CaO=CaCO3,不能,能,能,CO2H2OH2CO3，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3，这是一个特性。,思考：刚才讲到SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？,2、硅酸（H2SiO3）,H2SiO3是SiO2的对应水化物（SiO2是H2SiO3的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白色固体，其酸性比H2CO3还弱。,（1）制法可溶性硅酸盐与酸反应：,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，d、静置则形成硅酸沉淀。,实验4-1,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3(胶体),（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,用H2CO3可制得H2SiO3，可证明H2SiO3的酸性比H2CO3弱。,SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3,Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3,二、硅酸盐,结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定,硅酸钠（Na2SiO3),其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。,是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。,Na2SiO3是一种白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，呈粘稠状，能与盐酸等强酸反应，也能与CO2反应。可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂等。,三、硅酸盐,实验4-2,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,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：,硅酸钠：Na2SiO3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：金属按活动顺序表,拆分原则,练习册P12514题,硅酸盐的丰富性和多样性（阅读P76）,人面鱼纹盆,陶瓷,日用器皿、建筑饰材、卫生洁具,玻璃,普通玻璃:以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。,(N