人教版化学必修一第四章第一节《无机非金属材料的主角——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,硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于氧。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。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要的角色。硅及其化合物都有哪些性质和用途呢？,无定形硅藻土,天然的SiO2,1.二氧化硅（SiO2）,（1）二氧化硅的存在,一、二氧化硅和硅酸,结晶形（石英晶体）,水晶玛瑙,（2）二氧化硅的结构,SiO2是由Si和O按1：2的比例组成的立体空间网状结构，没有SiO2分子存在，只存在硅、氧原子。,SiO2晶体结构图,【科学视野】,石英研钵,光导纤维,（3）二氧化硅的用途,坩埚,水晶,根据SiO2的存在和用途,请你分析以下问题:SiO2具有哪些物理性质?化学稳定性如何?将你的认识写在下面的横线上,并与同学交流。物理性质:_化学稳定性:_,不溶于水硬度大熔点高,很稳定,【思考与交流】,SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,（4）SiO2的化学性质:酸性氧化物,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？,【提示】因为玻璃中含有SiO2，会与NaOH溶液反应生成硅酸钠，使瓶塞与瓶口粘在一起而打不开。,【想一想】,特性SiO24HF=SiF42H2O,氢氟酸（HF）是唯一能与SiO2反应的酸,此反应常用于刻蚀玻璃。,由于SiO2既可与碱反应,也可与氢氟酸反应,所以SiO2为两性氧化物，这种说法是否正确?,【提示】这种说法不正确。SiO2虽然能与氢氟酸反应，但产物SiF4不是盐，所以SiO2只是酸性氧化物。,【想一想】,与盐反应：,弱氧化性：,2.硅酸（H2SiO3）,(1)制取：,制取原理：较强酸制较弱酸。,硅酸钠与盐酸的反应,现象：滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液由红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产生。,化学方程式：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3,分析以上制取原理，若将CO2通入Na2SiO3溶液中有何现象?(提示:碳酸的酸性强于硅酸的酸性),【提示】有白色胶状沉淀产生。由于碳酸的酸性强于硅酸，所以会发生反应：Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3,【想一想】,H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O,不稳定：受热易分解。,（2）化学性质:,弱酸性：只能与强碱发生中和反应。,生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。常常用作干燥剂。也可用作催化剂的载体。,（3）用途,硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定。,1.最简单的硅酸盐：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，还可以作为矿物胶。,硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。,二、硅酸盐,取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干（不再滴液）后，同时分别放置在酒精灯外焰处。观察现象。,硅酸钠的性质实验,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）,（1）玻璃：,Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2,2.硅酸盐工业,有关反应的化学方程式：,高温,高温,普通玻璃:以纯碱(Na2CO3)、石灰石和石英(SiO2)为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。,以黏土和石灰石为主要原料,经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，研成细粉就得到水泥。石膏的作用是调节水泥硬化速度。,（2）水泥：,（3）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。硅钢含4%硅的铁合金，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,用于制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料等。分子筛具有均匀微孔结构的铝硅酸盐，主要用作吸附剂和催化剂。,1.硅的存在和状态：,(1)在自然界中硅元素只有化合态，无游离态；(2)与碳相似，单质硅也有晶体硅和无定形硅。,2.物理性质：,单质硅是灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔沸点较高。,三、硅单质(晶体硅是良好的半导体材料),3.化学性质：,在常温下,硅的化学性质不活泼,除氟气、氢氟酸和强碱外,硅不跟其他物质如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。,SiO2+2C=Si+2CO,高温,粗硅提纯：,Si+2Cl2=SiCl4,高温,SiCl4+2H2=Si+4HCl,高温,4.工业制粗硅：,5.硅的用途,硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心。,硅太阳能电池,1.下列说法正确的是()A.二氧化硅溶于水显酸性B.二氧化碳通入水玻璃可以得到硅酸C.因为高温时,二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸,B,2.硅酸钠溶液俗称水玻璃,呈碱性。下列物质中,能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是()。A.浓硫酸B.水玻璃C.氢氟酸D.苛性碱,A,3.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