高中化学必修一第四章---第一节-非金属及其化合物

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,氧48.6%,硅26.3%,铝7.73%,铁4.75%,钙3.45%,钠2.74%,钾2.47%,镁2.00%,氢0.16%,其他1.20%,硅在地壳中含量第二，硅的氧化物及硅酸盐约占地壳质量的90%以上,硅的存在与分布：没有游离态，只有化合态(因为它是亲氧元素）；自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。,从原子结构认识硅,硅和碳一样,其原子既不易失去电子，也不易得到电子，所以硅的化学性质不活泼,主要形成四价化合物例如SiO2和H2SiO3。,C,Si,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,从原子结构认识硅,天然水晶,天然玛瑙,天然的SiO2硅石,一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅（SiO2）,(1)存在,（2）二氧化硅的用途：石英制品,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,思考与交流,根据SiO2的存在和应用，分析：SiO2有哪些物理性质？,物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水,(一)、SiO2的化学性质（很不活泼）,高温,1.具有酸性氧化物的通性,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）,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？,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。,想一想,2、特性：只能与酸中的氢氟酸HF反应,SiO24HF=,SiF42H2O,此反应常用于雕刻玻璃,1、SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,SiO2是不是两性氧化物？,想一想,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。,?,SiO2+2C,SiO2+2Mg,3、在高温下能与还原剂反应,Si+2CO,Si+2MgO,可利用这个反应制粗硅,思考：在这两个反应中二氧化硅作什么作用？,CO2+H2O=H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,CO2+CaO=CaCO3,不能,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,能与氢氟酸反应,SiO2CaO=CaSiO3,高温,CO2H2OH2CO3但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3,思考：SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？,(二)、硅酸（H2SiO3）,H2SiO3是SiO2的对应水化物，一种很弱的酸(酸性比H2CO3还弱)，一种不溶于水的白色固体。,（1）制法由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与酸反应制得的。,实验4-1,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。,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3,SiO32-+2H+=H2SiO3,离子方程式：,（2）硅酸化学性质与强碱发生中和反应H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O,不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解,用H2CO3也可制得H2SiO3，可证明H2SiO3的酸性比H2CO3弱。,SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3,Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3,2要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是A.纯碱溶液B.盐酸C.硫酸D.苛性钠溶液3下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是ASiO2+2C=Si+2COBSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCSiO2+4HF=SiF4+2H2ODSiO2+CaCO3=CaSiO3+CO24下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是A.烧碱溶液B.浓硫酸C.HF氢氟酸D.碳酸钠溶液,B,B,C,1.将过量的CO2分别通入：CaCl2溶液；Na2SiO3溶液；Ca(OH)2溶液；饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是()ABCD,B,二、硅酸盐,结构复杂，一般不溶于水。,2.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。,1.是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。,3.硅酸盐的化学性质（1）有很强的热稳定性，能耐高温。（2）硅酸盐易于酸反应,Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3,实验4-2（硅酸钠的耐热性）,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,4、硅酸盐组成表示,顺序：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物SiO2H2O，化合价低的金属氧化物放在前面。,（1）保持原有各元素化合价不变，按顺序写出各种元素的氧化物,如：硅酸钠（Na2SiO3),Na2OSiO2,镁橄榄石（Mg2SiO4）,2MgOSiO2,（）除氧元素外，其他元素的原子个数比符合原来的组成，配置出现分数时应化为整数。,钙沸石Ca(Al2Si3O10)3H2O,CaOAl2O33SiO23H2O,无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,陶瓷：原料黏土玻璃：原料纯碱、石灰石和石英；水泥：原料黏土和石灰石；加适量石膏；,5.用途,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。,(Na2CO3),（SiO2）,水泥,以黏土和石灰石为主要原料,具有特殊功能的含硅物质,1.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。,2.硅钢高导磁性用作变压器铁芯,4.分子筛吸附剂、催化剂,具有均匀微孔结构的铝硅酸盐,3.硅橡胶良好的弹性,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,科学视野,生物陶瓷,人造骨,三、硅单质,1.物理性质：（1）存在：硅有晶体硅和无定形硅两种（自然界中没有游离态的硅）。（2）有金属光泽的灰黑色固体，结构类似于金刚石，熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。（3）导电性介于导体和绝缘体之间。,2、化学性质-形成共价化合物，化学性质不活泼(1)常温下，不能与强酸、强氧化性酸反应，只能与氟气、氢氟酸和烧碱等物质反应。,Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,(2)加热条件下，能跟一些非金属单质起反应,Si+O2=SiO2Si+2H2=SiH4,高温,3、制法,SiO2+2C=Si+2CO（制取粗硅）,高温,5.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,电脑的中央处理器（CPU）,一、选择题（每小题有12个选项符合题意）1下列说法中正确的是（）。ASiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸B水玻璃在空气中存放易变质C高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸比碳酸酸性强D在硅酸钠溶液中加入氯化铵溶液产生沉淀,BD,2下列物质中，不跟烧碱溶液反应的是（）A.二氧化硅B.二氧化碳C.硅D石墨3常温下，能跟硅反应的物质是（）。A.烧碱溶液B.浓硫酸C.浓硝酸D.氢氟酸4下列含氧酸的酸酐中，不能由单质和氧气直接反应得到的是（）。A.H2SO4B.H2CO3C.H2SiO3D.H2SO3,D,AD,A,5单质A溶于强