第一节第一课时硅及其化合物

1、两个推动人类文明的材料两个推动人类文明的材料最早使用的材料是最早使用的材料是陶陶 核心元核心元素素？硅硅氧化物氧化物 硅酸盐硅酸盐石灰岩石灰岩 碳酸盐碳酸盐碳的氧化物碳的氧化物+4+4+2 +2 、+4+4+14+142 28 84 4+6+62 24 4第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角 硅硅 从原子结构认识硅从原子结构认识硅 碳（碳（C） 硅（硅（Si）原子结构示意图原子结构示意图 主要化合价主要化合价主要存在形式主要存在形式Si无单质状态无单质状态C有有单质状态单质状态（2）碳和硅都是亲氧元素，但是硅的亲氧能力更强。）碳和硅都是亲氧元素，但是硅的亲氧能力更强。（1）

2、硅和碳一样硅和碳一样,其原子其原子既不易失去电子，也不易得到电子，既不易失去电子，也不易得到电子，所以所以硅和碳硅和碳主要形成主要形成四价四价化合物。化合物。教材教材P74C60碳的单质碳的单质石墨石墨金刚石金刚石硅的氧化物及硅酸盐硅的氧化物及硅酸盐1、二氧化硅（二氧化硅（ SiO2 ）（1）存在）存在存在：石英、水晶、玛瑙、沙子等无定形二氧化硅存在：石英、水晶、玛瑙、沙子等无定形二氧化硅（2）二氧化硅的结构）二氧化硅的结构科学视野科学视野 教材教材P75一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸（3）二氧化硅的用途）二氧化硅的用途1、根据、根据SiO2的存在和用途的存在和用途,请你分析以下问题请你

3、分析以下问题:SiO2具有哪些物理性质具有哪些物理性质?化学稳定性如何化学稳定性如何?（4）物理性质）物理性质是一种坚硬难是一种坚硬难熔熔的固体，的固体，不溶不溶于水，于水，纯净的二氧化硅无色透明纯净的二氧化硅无色透明。2、回忆、回忆CO2的化学性质，尝试推断的化学性质，尝试推断SiO2化学性质化学性质?二氧化碳二氧化碳 CO2二氧化硅二氧化硅 SiO2物质类别物质类别与碱性氧与碱性氧化物反应化物反应与碱反应与碱反应与水反应与水反应都属于酸性氧化物都属于酸性氧化物CO2 CaOCaCO3CaOSiO2 CaSiO3高温高温CO2 2NaOH Na2CO3+H2OSiO2 2NaOH Na2Si

4、O3+H2OCO2 H2OH2CO3不反应不反应（5）化学性质）化学性质 特性：特性：能与氢氟酸反应能与氢氟酸反应 SiO2 + 4HF = SiF4+ 2H2O 不能与水反应生成硅酸。不能与水反应生成硅酸。讨论：讨论：要除去要除去SiO2中混有的少量中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂杂质，最适宜的试剂是是 ( ) A.纯碱溶液纯碱溶液 B. 盐酸盐酸 C.硫酸硫酸 D.苛性钠溶液苛性钠溶液B2、硅酸（、硅酸（H2SiO3） H2SiO3是是SiO2的对应水化物（的对应水化物（ SiO2 是是H2SiO3的酸酐），是的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白色固体，其酸性比一种不溶性酸，是一种白色固

5、体，其酸性比H2CO3还弱。还弱。 滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液由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。红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产生。 a、Na2SiO3溶液呈碱性；溶液呈碱性； b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的白色胶状沉淀、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的白色胶状沉淀硅酸。硅酸。（1） 制取制取 (较强酸制较弱酸较强酸制较弱酸) Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3思考思考: : 分析以上制取分析以上制取原理，若将原理，若将CO2通入通入 Na2SiO3溶液中溶液中 有何现象有何现象?

6、 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3H2SiO3= SiO2 + H2OH2SiO3 + 2NaOH= Na2SiO3 + 2H2O（2）化学性质）化学性质 硅酸是不溶于水的硅酸是不溶于水的极弱酸极弱酸，酸性弱于碳酸，不能使酸碱，酸性弱于碳酸，不能使酸碱指示剂变色。指示剂变色。 （3）用途）用途 “ “硅胶硅胶”常用做干燥剂。常用做干燥剂。也可用做催化剂的载体。也可用做催化剂的载体。 干燥硅胶干燥硅胶 湿硅胶湿硅胶讨论：讨论：将过量的将过量的CO2分别通入：分别通入： CaCl2溶液；溶液； Na2SiO3溶液；溶液； Ca(OH)2溶液；溶液； 饱和饱

7、和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是是 ( )A B C DB二、硅酸盐二、硅酸盐 Na2SiO3俗称泡花碱，水溶液俗称水玻璃。水玻璃为无色粘稠液体，俗称泡花碱，水溶液俗称水玻璃。水玻璃为无色粘稠液体，是一种矿物胶，用作粘合剂，也可用作耐火材料及防腐剂。是一种矿物胶，用作粘合剂，也可用作耐火材料及防腐剂。 2、表示方式：用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示、表示方式：用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示3、大多数硅酸盐都难溶于水，常见易溶于水：硅酸钠。大多数硅酸盐都难溶于水，常见易溶于水：硅酸钠。1、存在：地壳岩石的主要成分、存在：地壳岩石的主要成分硅酸

8、盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。 实验实验4-24-2 放入蒸馏水放入蒸馏水 放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液现象现象 结论结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易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）（制备木材防火剂的原料）硅酸盐的丰富性和多样性（阅读教材）硅酸盐的丰富性和多样性（阅读教材）科学视野4.硅酸盐材料硅酸盐材料原料原料设备设备陶瓷陶瓷玻璃玻璃水泥水泥工业上制玻璃的原理工业上制玻璃的原理CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2Na2C

9、O3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温高温高温高温阅读教材阅读教材P78 ，填写下列表格，填写下列表格 黏土黏土纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英 石灰石、黏土、石膏石灰石、黏土、石膏 玻璃窑玻璃窑 水泥回转窑水泥回转窑 传统硅酸盐陶瓷传统硅酸盐陶瓷：具有特殊功能的含硅物质：具有特殊功能的含硅物质：、碳化硅、碳化硅: :（SiCSiC俗称金刚砂），俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。用作砂纸、砂轮的磨料。、硅、硅 钢钢（铁合金）导磁性良好，（铁合金）导磁性良好，用作变压器铁芯。用作变压器铁芯。硅橡胶硅橡胶( (最好的既耐高温又耐最好

10、的既耐高温又耐 低温的橡胶低温的橡胶) ) （具有均匀微孔结构（具有均匀微孔结构 的铝硅酸盐。）的铝硅酸盐。） 分子筛分子筛三三. . 硅单质硅单质( (晶体硅是良好的半导体材料晶体硅是良好的半导体材料) )（一）硅在自然界的存在与物理性质（一）硅在自然界的存在与物理性质 硅在地壳中的含量仅次于氧；在自然界中无游离态的硅；硅在地壳中的含量仅次于氧；在自然界中无游离态的硅；单质硅有晶体硅和无定形硅两种。单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，晶体硅：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体， 熔沸点高、硬度大。熔沸点高、硬度大。 （熔沸点（熔沸点 ： 金刚石硅）金刚石硅）

11、 是良好的半导体。是良好的半导体。（二）硅的化学性质（二）硅的化学性质 常温下与强碱反应常温下与强碱反应 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 （了解）（了解） 加热时，能与加热时，能与O2、Cl2等反应等反应Si + O2 = SiO2 Si + 2Cl2 = SiCl4 硅的许多化学性质与碳相似，硅的许多化学性质与碳相似，常温下较稳定常温下较稳定，不与，不与O2、Cl2、硫酸、硝酸等反应。硫酸、硝酸等反应。加热时，能与加热时，能与O2、Cl2等反应等反应 （三）硅的工业制法（三）硅的工业制法 高温下，用碳还原二氧化硅高温下，用碳还原二氧化硅制得粗硅制得粗硅SiO

12、2 + 2C = Si + 2CO C 过量，还可能生成过量，还可能生成SiC (金刚砂）金刚砂）SiO2 + 3C = SiC + 2CO高温高温了解：了解：Si + 2Cl2 = SiCl4 粗硅提纯粗硅提纯SiCl4 + 2H2 = Si+ 4HCl大规模集成电路大规模集成电路太阳能电池太阳能电池硅芯片硅芯片（四）硅的用途（四）硅的用途 讨论讨论1：下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ）A. CO2和和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似B. 因为因为CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2，所以硅酸的酸性，所以硅酸的酸性 比碳酸强比碳酸强

13、C. CO2和和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂都能与碳反应，且都作氧化剂D. SiO2既能和既能和NaOH反应，又能和反应，又能和HF反应，所以二氧化硅反应，所以二氧化硅 属于两性氧化物属于两性氧化物高温高温=讨论讨论2：下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选下列各组物质中，满足下图物质一步转化关系的选项是（项是（ ）B讨论讨论3：自然界自然界中的中的SiO2水晶水晶石英砂石英砂玛瑙玛瑙石英石英天然水晶天然水晶天然玛瑙天然玛瑙石英研钵石英研钵光导纤维光导纤维坩埚坩埚饰物、工艺品饰物、工艺品光学纤维胃镜光学纤维胃镜用光导纤维做用光导纤维做无开刀手术无开刀手术 正长石正长石斜长石斜长石透辉石透辉石 高岭石高岭石在玻璃表面涂上一层石蜡在玻璃表面涂上一层石蜡在石蜡上雕刻出花纹，在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸向挖空部分加少量氢氟酸洗掉酸并去