无机非金属材料的主角硅学习教案

1、会计学1无机无机(wj)非金属材料的主角硅非金属材料的主角硅第一页，共47页。 地壳中含量最多的前两种元素是和地壳中含量最多的前两种元素是和，它们构成了地壳的基本骨架。硅在地壳，它们构成了地壳的基本骨架。硅在地壳中的含量为。硅的及中的含量为。硅的及构成了地壳中大部分的岩石构成了地壳中大部分的岩石(ynsh)、沙、沙子和土壤，约占地壳质量的以上。子和土壤，约占地壳质量的以上。 【获取【获取(huq)新知】新知】 硅是一种亲硅是一种亲 元素，主要以熔点很高的元素，主要以熔点很高的 的形式的形式(xngsh)存在。而碳在地壳中主要形成存在。而碳在地壳中主要形成 等矿物。等矿物。硅硅氧氧26.3%氧化

2、物氧化物硅酸盐硅酸盐90%氧氧氧化物、硅酸盐氧化物、硅酸盐石灰岩、碳酸盐石灰岩、碳酸盐阅读教材阅读教材P7475P7475，第1页/共46页第二页，共47页。第2页/共46页第三页，共47页。一、二氧化硅一、二氧化硅(r yng hu gu) (r yng hu gu) 1.1.存在存在 地球上存在的二氧化硅叫地球上存在的二氧化硅叫 ，约占地壳总质量，约占地壳总质量(zhling)(zhling)的的 ；其存在形态有；其存在形态有 和和 两大类。两大类。12%硅石硅石(u sh)结晶形结晶形无定形无定形第3页/共46页第四页，共47页。硅藻土硅藻土水水晶晶玛瑙玛瑙(mno)水水晶晶石英石英(s

3、h(shyngyng) )玛玛瑙瑙(mno)第4页/共46页第五页，共47页。沙子沙子(sh (sh zi)zi)第5页/共46页第六页，共47页。石英石英第6页/共46页第七页，共47页。水水 晶晶第7页/共46页第八页，共47页。玛玛 瑙瑙第8页/共46页第九页，共47页。SiO正四面体正四面体(zhn s min t)SiO2SiO2是正四面体的空间网状结构，因此硬度是正四面体的空间网状结构，因此硬度(yngd)(yngd)大，熔点（大，熔点（17101710）、沸点高。）、沸点高。 2的空间结构：第9页/共46页第十页，共47页。2的物理性质(wl xngzh)与用途：物物 质质SiO

4、2CO2 状态（常状态（常温）温）气体气体熔熔 点点-56.6 沸沸 点点-78.5-78.5 溶解性溶解性1 ：1硬硬 度度固体固体(gt)1610161022302230不溶于水不溶于水大大二氧化硅二氧化硅(r yng hu gu)是一种高硬度、高熔沸点的是一种高硬度、高熔沸点的固体化合物！固体化合物！第10页/共46页第十一页，共47页。耐高温石英坩埚光导纤维光导纤维玛瑙饰品玛瑙饰品水水晶晶工工艺艺品品第11页/共46页第十二页，共47页。4.4.化学性质化学性质(huxu (huxu xngzh)xngzh)(1)不活泼不活泼(hu po)性：性： 常温下，与水不反应常温下，与水不反应

5、(fnyng)，氢氟酸是惟一可以，氢氟酸是惟一可以与之反应与之反应(fnyng)的酸，化学方程式：的酸，化学方程式： . 玻璃中含玻璃中含SiO2，所以可以用，所以可以用 来雕刻玻璃，氢氟酸不能用来雕刻玻璃，氢氟酸不能用 瓶盛装瓶盛装 氢氟酸氢氟酸玻璃玻璃SiO2+4HFSiF4+2H2O第12页/共46页第十三页，共47页。雕花(diohu)玻璃第13页/共46页第十四页，共47页。在玻璃在玻璃(b l)(b l)表面涂上表面涂上一层石蜡一层石蜡第14页/共46页第十五页，共47页。在石蜡上雕刻在石蜡上雕刻(diok)(diok)出出花纹，向挖空部分加少量花纹，向挖空部分加少量氢氟酸氢氟酸第

6、15页/共46页第十六页，共47页。洗掉酸并去掉洗掉酸并去掉(q (q dio)dio)石蜡石蜡第16页/共46页第十七页，共47页。(2)具有具有(jyu) 性氧化物的通性：性氧化物的通性：与烧碱与烧碱(sho jin)溶液反应：溶液反应： 与生石灰反应：与生石灰反应：(3)(3)弱氧化弱氧化(ynghu)(ynghu)性性：酸酸SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O OSiOSiO2 2+CaO +CaO 高温高温CaSiOCaSiO3 3高温高温 2C+SiO2Si+2CO第17页/共46页第十八页，共47页。二氧化碳二氧化碳(r

7、yng hu tn)二氧化硅二氧化硅(r yng hu gu)空空 气气硅石、石英、水晶、玛瑙硅石、石英、水晶、玛瑙(mno)、沙子、硅藻土、沙子、硅藻土熔、沸点低，熔、沸点低， 微溶于水微溶于水熔点高，硬度大，不溶于水熔点高，硬度大，不溶于水CO2+H2O=H2CO3不反应不反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO 高温高温CaSiO3存存 在在物理性质物理性质不反应不反应与氢氟酸反应与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O化学性质化学性质与水反应与水反应与与NaOH反应反应与与CaO反应反应与

8、酸反应与酸反应与碳反应与碳反应2CO2+ C 2CO2C+SiO2 Si+2CO高温CO2 、SiO2的化学性质为什么十分相似？SiO2与与CO2性质比较性质比较第18页/共46页第十九页，共47页。思考思考(sko)1(sko)1？HF能腐蚀能腐蚀(fsh)玻璃，因此，盛装氢氟酸不玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。 NaOH溶液能与玻璃中的溶液能与玻璃中的SiO2反应反应(fnyng)生成生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装，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。溶液的试剂瓶不能用玻璃塞

9、而要用橡胶塞。2 2、实验室氢氟酸盛装在什么试剂中？、实验室氢氟酸盛装在什么试剂中？1 1、实验室盛装、实验室盛装NaOHNaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O第19页/共46页第二十页，共47页。思考思考2 2？二氧化硅？二氧化硅(r yng hu gu)(r yng hu gu)难溶于水难溶于水，也不与水反应，那么，如何制得硅酸呢？，也不与水反应，那么，如何制得硅酸呢？二、硅酸(u sun)：(H2SiO3)第20页/

10、共46页第二十一页，共47页。 实验实验(shyn)4-1：向饱和：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚溶液中滴入酚 酞，再滴入稀盐酸酞，再滴入稀盐酸现现 象象结结 论论方程式方程式滴入酚酞溶液滴入酚酞溶液(rngy)呈呈红色红色Na2SiO3Na2SiO3呈碱性呈碱性(jin xn)(jin xn)Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl实验探究实验探究：滴入盐酸有胶状沉淀产生滴入盐酸有胶状沉淀产生硅酸难溶于硅酸难溶于水水第21页/共46页第二十二页，共47页。硅酸浓度较大时，则形硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶，硅酸凝胶的硅酸凝胶，硅酸凝胶

11、经干燥脱水经干燥脱水(tu shu)后后得到多孔的硅酸干凝胶得到多孔的硅酸干凝胶，称为，称为“硅胶硅胶”。可通过可通过 与与 制得，所生成的制得，所生成的H2SiO3易聚合易聚合(jh)形成形成 ； 可溶性硅酸盐可溶性硅酸盐硅酸硅酸(u sun)溶胶溶胶其他酸其他酸硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品品、瓶装药品等的干燥剂，也可用做催化剂的载体。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品品、瓶装药品等的干燥剂，也可用做催化剂的载体。第22页/共46页第二十三页，共47页。活动活动(hu dng)与探究与探究：硅酸是一种硅酸是一种(y zhn)比碳酸还要弱的酸，请比碳酸还要弱的

12、酸，请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱。简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱。 实验实验(shyn)原理原理把把CO2通入通入Na2SiO3溶液中溶液中方法一方法一: :方法方法二二: :Na2SiO3+H2O+CO2H2SiO3+Na2CO3第23页/共46页第二十四页，共47页。课堂课堂(ktng)小小结：结：SiO2存存 在在自然界中的硅石、石英、水晶、玛自然界中的硅石、石英、水晶、玛 瑙、硅藻土等。瑙、硅藻土等。物理性质物理性质高熔点、高硬度、不溶于水的固体。高熔点、高硬度、不溶于水的固体。结结 构构硅氧四面体

13、空间拓展形成立体硅氧四面体空间拓展形成立体 网状结构网状结构化学性质化学性质与碱性氧化物、强碱反应；与碱性氧化物、强碱反应； 与与HF反应能腐蚀玻璃。反应能腐蚀玻璃。H2SiO3物理性质物理性质 不溶于水、受热易分解的白色不溶于水、受热易分解的白色 固体。固体。化学性质化学性质酸性比碳酸还弱的弱酸。酸性比碳酸还弱的弱酸。.用用 途途 （1 1）制作光导纤维）制作光导纤维 （2 2）石英仪器：石英坩埚、石英表）石英仪器：石英坩埚、石英表 （3 3）水晶：电子工业的主要原料，装饰品）水晶：电子工业的主要原料，装饰品 （4 4）玛瑙：工业轴承部分、装饰品等）玛瑙：工业轴承部分、装饰品等第24页/共4

14、6页第二十五页，共47页。课堂课堂(ktng)量分量分测试：测试：1.1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形地壳中含量第一和第二的两种元素所形 成的化合物不具有的性质成的化合物不具有的性质(xngzh)(xngzh)是（是（ ） A. A.硬度很大，熔点很高硬度很大，熔点很高 B. B.与水反应生成对应的酸与水反应生成对应的酸 C. C.属于酸性氧化物属于酸性氧化物 D. D.不溶于任何酸的固体不溶于任何酸的固体BDBD2.2.下列物质的变化下列物质的变化(binhu)(binhu)，不能通过一步，不能通过一步化学反应化学反应 完成的是（完成的是（ ） 2H2CO32Na2SiO3 2H2CO

15、32Na2SiO3 3Na2CO3 2H2SiO33Na2CO3 2H2SiO3D D第25页/共46页第二十六页，共47页。课堂课堂(ktng)量量分测试：分测试：3.3.下列下列(xili)(xili)试剂的贮存方法与试剂的贮存方法与NaOHNaOH溶液溶液 不相同的是（不相同的是（ ） 溶液溶液 B. Na2CO3 B. Na2CO3 溶液溶液 C. C.盐酸盐酸 D. Na2SiO3 D. Na2SiO3溶液溶液ACAC 4.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验 事实是（ ） 2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水 2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸 C.高温(gown)下SiO2与碳酸盐反应生成

16、CO2 通入Na2CO3 溶液放出CO2 通入Na2SiO3溶液中生成H2SiO3沉淀B B第26页/共46页第二十七页，共47页。课堂课堂(ktng)量分量分测试：测试：5.5.能将能将Na2SiO3Na2SiO3、CaCO3CaCO3、SiO2SiO2三种白色三种白色(bis)(bis)粉末粉末 鉴别开来的试剂是（鉴别开来的试剂是（ ） 溶液溶液 B. B.水水 C. C.氢氟酸氢氟酸 D. D.稀盐酸稀盐酸D D6.6.写出写出Na2SiO3Na2SiO3溶液露置于空气溶液露置于空气(kngq)(kngq)中变浑中变浑浊的浊的 化学方程式，并改写成离子方程式。化学方程式，并改写成离子方程

17、式。第27页/共46页第二十八页，共47页。课堂课堂(ktng)回回忆：忆：SiO2存存 在在自然界中的硅石、石英、水晶、玛自然界中的硅石、石英、水晶、玛 瑙、硅藻土等。瑙、硅藻土等。物理性质物理性质高熔点、高硬度、不溶于水的固体。高熔点、高硬度、不溶于水的固体。结结 构构硅氧四面体空间拓展形成立体硅氧四面体空间拓展形成立体 网状结构网状结构化学性质化学性质与碱性氧化物、强碱反应；与碱性氧化物、强碱反应； 与与HF反应能腐蚀玻璃。反应能腐蚀玻璃。H2SiO3物理性质物理性质 不溶于水、受热易分解的白色不溶于水、受热易分解的白色 固体。固体。化学性质化学性质酸性比碳酸还弱的弱酸。酸性比碳酸还弱的

18、弱酸。.用用 途途 （1 1）制作光导纤维）制作光导纤维 （2 2）石英：石英坩埚、石英表）石英：石英坩埚、石英表 （3 3）水晶：工艺装饰品）水晶：工艺装饰品 （4 4）玛瑙：工业轴承部分、装饰品等）玛瑙：工业轴承部分、装饰品等第28页/共46页第二十九页，共47页。答一答，比一比：答一答，比一比：1 1。你能说出二氧化硅的三种。你能说出二氧化硅的三种“俗名俗名”吗？吗？2 2。写出。写出NaOHNaOH溶液溶液(rngy)(rngy)腐蚀玻璃的化学腐蚀玻璃的化学方程式？方程式？3 3。写出。写出HFHF溶液溶液(rngy)(rngy)雕刻玻璃的化学方雕刻玻璃的化学方程式？程式？4 4。用方

19、程式表示硅酸的酸性比碳酸弱？。用方程式表示硅酸的酸性比碳酸弱？方方法法一一方方法法二二SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O ONa2SiO3+CO2+H2O = H2SiO3 +Na2CO3第29页/共46页第三十页，共47页。硅酸盐硅酸盐导读导读(do d)提示：提示：(1)(1)硅酸盐的组成元素？硅酸盐的组成元素？(2)(2)硅酸盐的主要通性？硅酸盐的主要通性？ (3)“(3)“水玻璃水玻璃”的性质和用途？的性质和用途？(4)(4)硅酸盐的氧化物的表示方法？硅酸盐的氧化物的表示方法？(5)(5)传统三大硅酸

20、盐产品？传统三大硅酸盐产品？(6)(6)陶瓷、玻璃、水泥的原料？反应陶瓷、玻璃、水泥的原料？反应(fnyng)(fnyng)？(7)“(7)“金刚砂金刚砂”成分？性质和用途？成分？性质和用途？第30页/共46页第三十一页，共47页。七、硅酸盐：(1)(1)元素组成元素组成(z chn)(z chn)硅、氧硅、氧和金属等和金属等滑石滑石: Mg3Si4O12H2 石棉石棉: CaMg3Si4O12和田玉：和田玉：CaCa2 2MgMg5 5SiSi8 8O O2424H H2 2黏土黏土: Al2Si2O9H4第31页/共46页第三十二页，共47页。(2)(2)共同共同(gngtng)(gngt

21、ng)性质：性质： 大多为高熔点固态物质，大多难溶于水，大多为高熔点固态物质，大多难溶于水， 化学性质很稳定化学性质很稳定(3) Na2SO3(3) Na2SO3性质和用途：性质和用途： Na2SO3 Na2SO3水溶液俗称水溶液俗称(s chn)(s chn)水玻璃；水玻璃；水溶液呈碱性；水溶液呈碱性； 用于制用于制“硅胶硅胶”和木材防火剂。和木材防火剂。七、硅酸盐：(1)(1)元素组成元素组成(z chn)(z chn)硅、硅、氧和金属等氧和金属等第32页/共46页第三十三页，共47页。硅酸钠：硅酸钠：Na2SiO3 Na2OSiO2石棉石棉(shmin)：CaMg3Si4O12钾长石：钾

22、长石：KAlSi3O8普通普通(ptng)玻璃玻璃:CaNa2Si6O14CaO3MgO4SiO2K2OAl2O36SiO2Na2OCaO6SiO22 2。表示的顺序。表示的顺序(shnx)(shnx)是：是： 活泼金属氧化物活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅二氧化硅水水 化合价低的金属氧化物放在前面，化合价低的金属氧化物放在前面，1 1保持原有各元素的保持原有各元素的化合价不变化合价不变，按顺序写出各元素的氧，按顺序写出各元素的氧 化物。化物。3 3。除氧元素外，其他元素的原子个数之比符合原来的组成，。除氧元素外，其他元素的原子个数之比符合原来的组成， 配置出现分数时应配

23、置出现分数时应化为整数化为整数。(4)(4)硅酸盐的氧化物的表示方法？硅酸盐的氧化物的表示方法？第33页/共46页第三十四页，共47页。练习(linx)：高岭土：高岭土：Al2Si2O5(OH)4白云母：白云母：K2Al6Si6(OH)8O18Al2O3 2SiO2 2H2OK2O 3Al2O3 6SiO2 4H2O高高岭岭土土白白云云母母第34页/共46页第三十五页，共47页。t陶瓷陶瓷玻玻璃璃水泥水泥(5)(5)传统传统(chuntng)(chuntng)三大硅酸三大硅酸盐产品：盐产品：第35页/共46页第三十六页，共47页。陶瓷陶瓷玻璃玻璃水泥水泥原 料原 料设 备设 备过 程过 程原

24、理原 理成 分成 分黏土黏土(nint)石灰石、纯碱石灰石、纯碱(chn jin)、石英、石英石灰石、黏土石灰石、黏土(nint)、石膏、石膏（轮）窑（轮）窑玻璃窑（炉）玻璃窑（炉）水泥回转窑水泥回转窑原料粉碎，配比混合、高温强热，冷却成型原料粉碎，配比混合、高温强热，冷却成型复杂的物理、化学变化。形成玻璃反应：复杂的物理、化学变化。形成玻璃反应：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3 + SiO2= CaSiO3 + CO2 高温高温硅酸盐、硅酸盐、铝硅酸盐铝硅酸盐Na2SiO3CaSiO34SiO2Na2OCaO6SiO2硅酸三钙硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙硅

25、酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙铝酸三钙(3CaOAl2O3)(6)(6)陶瓷、玻璃、水泥的原料、反应：陶瓷、玻璃、水泥的原料、反应：第36页/共46页第三十七页，共47页。新型新型(xnxng)(xnxng)无机非金属材料无机非金属材料1 1。碳化硅（。碳化硅（SiCSiC）金刚砂：金刚砂： 高硬度、高熔点耐磨材料高硬度、高熔点耐磨材料第37页/共46页第三十八页，共47页。新型新型(xnxng)(xnxng)无机非金属材料无机非金属材料2 2。硅橡胶。硅橡胶既耐高温又耐低温的弹性材料既耐高温又耐低温的弹性材料第38页/共46页第三十九页，共47页。新型新型(xnxng)(xnxng)无机非金属材料无机非金属材料3 3。光导纤维。光导纤维(un do (un do xin wi)xin wi)光纤：光纤：光导纤维可传导光光导纤维可传导光图像图像(t xin(t xin) )以以及美妙的音及美妙的音乐信号，主要用于乐信号，主要用于远距离通信。远距离通信。光纤胃镜光纤胃镜第39页/共46页