无机非金属材料的主角——硅ppt课件

第四章,非金属及其化合物,1,无机非金属材料的主角硅,二氧化硅和硅酸,2,我们生存的地球，组成它坚硬的地壳的物质有哪些？,岩石、沙子、土壤的主要成分是硅的氧化物及硅酸盐。,岩石、沙子、土壤,3,一、硅在地壳中的含量,2.自然界硅元素主要存在于:岩石、沙子和土壤,1.地壳中的含量:仅次于氧，排在第二位.,4,硅在元素周期表中的位置,研究硅元素可别忘了我,5,碳和硅的比较,最外层电子数都是4个电子，原子既不容易失电子也不容易得到电子.主要形成四价(+4价)的化合物。,碳是构成有机物的主要元素,硅是构成岩石与许多矿物的主要元素,【思考】碳、硅在自然存在形式有什么不同？,6,硅的存在状态,碳的存在形式：,3.自然界硅存在的形态:硅在自然界无单质状态只有化合态：如硅的氧化物和硅酸盐,硅的存在形式：,因为硅的亲氧能力比碳更强，在自然界中总是与氧相互化合的，主要以SiO2及硅酸盐形式存在。,单质、氧化物（CO2）、碳酸盐,氧化物（SiO2）、硅酸盐,7,一、二氧化硅,无色透明,无定形(硅藻土),结晶形（石英）,地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为）硅石,硅石,彩色环带或层状,水晶,玛瑙,存在形态P74,沙子,8,结构立体网状结构（了解，不要求）,一、二氧化硅（SiO2）,SiO4四面体结构,SiO2(化学式)立体网状结构决定了具有优良的物理和化学性质,O,Si,可见Si、O个数比为,1：2,9,二氧化硅的用途,一、二氧化硅,基本的建筑材料、装饰品、坩埚、光导纤维等,石英制品,玛瑙制品,光导纤维,10,水晶制品,11,物理性质（硬度、熔点、水溶性）化学性质,一、二氧化硅,硬度大、熔点高、不溶于水,1.类别：,与强碱反应生成盐和水,与碱性氧化物反应生成盐,SiO2+2NaOHNa2SiO3(有粘性)+H2O,酸性氧化物具有酸性氧化物的通性,12,一、二氧化硅,此反应常用于雕刻玻璃,2.特性与氢氟酸HF反应,SiO2+4HFSiF4+2H2O,思考：SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,能否推断SiO2为两性氧化物？,SiO2+2C,3.在高温下能与还原剂反应，表现弱氧化性,Si+2CO,SiO2虽然能与HF发生反应，但是生成的氟化硅不是盐，而且HF是唯一能与之发生反应的酸，所以二氧化硅不属于两性氧化物,13,思考与交流实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,一、二氧化硅,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反应生成粘性的Na2SiO3，使瓶塞与瓶口粘合无法打开。,14,【小结】二氧化硅的性质,与水反应,与碱性氧化物反应,与碱反应,CO2+H2O=H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+CaO=CaCO3,不能,能与强碱反应,能与氢氟酸反应,高温,SiO2CaO=CaSiO3,15,练习,下列叙述正确的是（）A.自然界中，硅主要以有游离态的形式存在B.石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C.二氧化硅的化学性质活泼，能跟强酸或强碱的溶液发生化学反应D.自然界中的二氧化硅都存在于石英中在一定条件下，焦炭水氧化钙氢氟酸盐酸氢氧化钾氯化亚铁氮气，不能和二氧化硅反应的是（）A.B.C.D.,B,B,16,无机非金属材料的主角硅,硅酸、硅酸盐,17,二、硅酸（H2SiO3）,物理性质制备,提示：CO2H2OH2CO3，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3。,利用可溶性的硅酸盐&比硅酸强的酸反应制得,H2SiO3在水中溶解度很小，是一种不溶性酸，是一种白色固体，其酸性比H2CO3还弱。,18,二、硅酸（H2SiO3）,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,19,二、硅酸（H2SiO3）,活动与探究：,硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，请设计实验证明。,把CO2通入Na2SiO3溶液中，观察发生的现象？,提示：,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+H2SiO3,20,化学性质,二、硅酸（H2SiO3）,（1）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O,（2）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解,21,（双选）下列有关硅酸的说法正确的是（）A.硅酸受热易分解生成二氧化硅和水B.可用硅酸钠溶液与硫酸反应制备硅酸C.因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应D.硅胶有毒，不能用于食品干燥,二、硅酸（H2SiO3）,AB,22,ThankYou!,23,无机非金属材料的主角硅,硅酸盐,24,定义性质组成表示（复杂硅酸盐）,一、硅酸盐,硅酸盐是由硅、氧、金属组成的化合物的总称,大多数不溶于水，化学性质稳定,25,Na2SiO3Na2OSiO2Al2(Si2O5)(OH)4Al2O32SiO22H2O,金属氧化物写在前面,再写SiO2,最后写H2O；氧化物之间用“”隔开。,要领：两边原子个数守恒格式：金属氧化物二氧化硅水(系数出现分数应化为整数),2)硅酸盐的氧化物法,P77资料卡片,26,练习：把下列式子改写成氧化物的形式1.蛇纹石:H4Mg3Si2O92.钙长石:CaAl2SiO63.石棉:CaMg3Si4O124.长石:KAlSi3O85.普通玻璃:CaNa2Si6O146.黏土:Al2(Si2O5)(OH)4,3MgO2SiO22H2O,CaOAl2O3SiO2,CaO3MgO4SiO2,K2OAl2O36SiO2,Na2OCaO6SiO2,Al2O32SiO22H2O,27,1、硅酸钠（Na2SiO3）,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。,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,28,化学性质,1、硅酸钠（Na2SiO3）,与盐反应,与酸反应,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3,CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl,思考：硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？,29,2、用途,以黏土为原料,陶瓷,30,2、用途,玻璃,31,2、用途,水泥,以黏土和石灰石为主要原料,32,具有特殊功能的含硅物质,硅钢（铁合金）导磁性良好，用作变压器铁芯,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。,33,人造骨,生物陶瓷,具有特殊功能的含硅物质,34,二、硅单质,灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，是重要的半导体材料。,35,硅单质是从它的氧化物中提取出来的，主要化学反应如下：2C(焦炭)+SiO2(石英砂)=Si(粗硅)+2CO粗硅转变为纯硅（常用方法）：Si(粗)+2Cl2=SiCl4；SiCl4+2H2=Si(纯)+4HCl,高温,高温,二、硅单质,制备,P819,36,根据以上反应，回答下列问题：（1）在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是_。（2）在由粗硅制取纯硅的反应中，反应属于_反应（填四种基本反应类型）；反应属于_反应（填四种基本反应类型）；H2的作用是_。,二、硅单质,还原剂,氧化还原/化合,氧化还原/置换,还原剂,37,二、硅单质,化学性质（了解）,SiO2SiO2,在高温条件下,单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。,常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。,Si2F2SiF4Si4HFSiF42H2,Si2NaOHH2ONa2SiO32H2,38,练习,有下列物品或设备：陶瓷餐具砖瓦水泥路桥门窗玻璃水晶镜片石英钟表玛瑙手镯硅太阳能电池石英光导纤维计算机芯片（1）用到硅单质的是_（2）所用材料为SiO2