第一节无机非金属材料的主角---硅

1、无机非金属材料的主角硅一、C与Si性质对比 C Si周期表的位置原子结构示意图物理性质化学性质主要化合价 自然界中存在的状态+62 4+14482第2周期 A族单质、CO2、碳酸盐+4、+2常温下不活泼常温下不活泼有金属光泽，灰黑色固体，熔点高，硬、脆金刚石：有光泽无色透明固体、熔点高、硬、脆4第3周期 A族SiO2、硅酸盐单质硅单质硅二.硅及其化合物的作用硅的用途树形图硅的用途树形图 我们生存的地球，她坚硬的我们生存的地球，她坚硬的地壳是由什么构成的？地壳是由什么构成的？构成岩石的构成岩石的主要成分主要成分是硅酸盐及硅的氧化物。是硅酸盐及硅的氧化物。岩石岩石 地壳中含量最多的元素是地壳中含量

2、最多的元素是 _,其次是其次是_;空气中含空气中含量最多的元素是量最多的元素是_,其次是其次是_。人类活动所产生的影响。人类活动所产生的影响大气质量的气态物质大气质量的气态物质SO2、CO、NO2等属于等属于_类别。类别。 非金属和金属一样非金属和金属一样,与与人类的关系十分密切人类的关系十分密切.你知道吗你知道吗? 氧 硅 氮 氧 非金属氧化物 非金属元素在非金属元素在地壳中的含量地壳中的含量想一想想一想画出画出C、Si的原的原子结构简图，子结构简图，并由此分析：并由此分析：硅的化学性质硅的化学性质活不活泼，为活不活泼，为什么？硅的化什么？硅的化合价主要是多合价主要是多少？少？ Si原子最外

3、层有四个电子原子最外层有四个电子,既不易失既不易失电子电子,也不易得电子也不易得电子,所以所以,硅的化学性质硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。不活泼。主要形成四价的化合物。你知道吗你知道吗?常温下，单质常温下，单质碳、硅的化学碳、硅的化学性质都不活泼，性质都不活泼，为什么碳在自为什么碳在自然界中有稳定然界中有稳定的单质（金刚的单质（金刚石）存在，而石）存在，而硅却没有？硅却没有？ 单质硅的化学性质虽然稳单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非

4、常牢酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。形式存在，没有游离态的硅。硅在自然界的存在形态：没有游离态，硅在自然界的存在形态：没有游离态，只有化合态只有化合态-二氧化硅、硅酸盐二氧化硅、硅酸盐 硅元素以什么形态存在于自然界？硅元素以什么形态存在于自然界？一、一、 二氧化硅和硅酸二氧化硅和硅酸1、二氧化硅、二氧化硅结构结构存在、用途、性质存在、用途、性质二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅空气空气硅石、石英、水晶、硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子、硅藻

5、土玛瑙、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反应反应与酸反应与酸反应（1）存）存 在在硅石（硅石（12%）结晶形：石英结晶形：石英无定形无定形水晶水晶玛瑙玛瑙水晶水晶玛玛瑙瑙制光导纤维制光

6、导纤维石英表、石英钟石英表、石英钟石英玻璃制化学仪器石英玻璃制化学仪器水晶制光学仪器和工艺品水晶制光学仪器和工艺品精密轴承和装饰品精密轴承和装饰品(2) (2) 用用 途途制宝石制宝石 制单晶硅制单晶硅电子部件电子部件 石英玻璃石英玻璃（3）物理性质）物理性质物质物质SiO2CO2状态（常温）状态（常温）气体气体熔点熔点-56.6 沸点沸点-78.5-78.5 溶解性溶解性1：1硬度硬度固体固体1610161022302230不溶不溶大大物物 质质二氧化硅二氧化硅(SiO2) 二氧化碳二氧化碳(CO2)与水反应与水反应-与酸反应与酸反应-与碱反应与碱反应与碱性氧化物与碱性氧化物反应反应与碳反应

7、与碳反应SiO2与与CO2化学性质的比较化学性质的比较 222322222232=24 2223222232 二氧化硅是二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，能与不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应氢氟酸反应 高温高温高温高温高温高温活动与探究活动与探究思考：思考：为什么二氧化硅和二氧化碳为什么二氧化硅和二氧化碳物理性质有这物理性质有这么么大的差别？大的差别？是结构上的不同是结构上的不同SiO想一想想一想1、实验室为什、实验室为什么不用玻璃瓶盛么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？装氢氟酸？2、实验室盛装、实验室盛装NaOH溶液的试溶液的试剂瓶为什么用剂瓶为什么用橡胶塞而不用橡胶塞而不用玻璃塞？玻璃塞？ HF能腐

8、蚀玻璃，因此，盛装氢能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。瓶。 NaOH溶液能与玻璃中的溶液能与玻璃中的SiO2反反应生成应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装无法打开。因此盛装NaOH溶液的试溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。 1、制造光导纤维的主要原料是（、制造光导纤维的主要原料是（ ） A.晶体硅晶体硅 B.二氧化硅二氧化硅 C.石墨石墨 D.硅酸钠硅酸钠2、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（ ）A.稳定性：稳定性：CO

9、2 SiO2B.酸性：酸性：H2SiO3 H2CO3C.熔点：熔点：SiO2 CO2（干冰）（干冰） D.导电能力：导电能力：Si Cu3、下列物质中、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是不能用玻璃瓶来盛装的是( )A.烧碱溶液烧碱溶液 B.浓硫酸浓硫酸 C.氢氟酸氢氟酸 D.碳酸钠溶液碳酸钠溶液4、要除去、要除去SiO2中的中的CaO杂质，最适宜的试剂是（杂质，最适宜的试剂是（ ）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5、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（ ）A.石英坩埚石英坩埚 B.普通玻璃坩埚普通玻璃坩埚 C.铁坩埚铁

10、坩埚 D.陶瓷坩埚陶瓷坩埚BCCBC 硅酸是一种硅酸是一种弱弱酸，它酸，它不溶于水不溶于水，不能使指示剂变色不能使指示剂变色，是一种，是一种白色粉白色粉末状末状的固体。的固体。 硅酸凝胶经干燥脱水后得到多硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为孔的硅酸干凝胶，称为“硅硅胶胶”。思考思考3 3：二氧化硅难溶于水，：二氧化硅难溶于水，那那么，么，如何制得硅酸呢？如何制得硅酸呢？（1）制取：）制取：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3白色胶状白色胶状强酸制弱酸（2）性质：）性质： 白色胶状，难溶白色胶状，难溶 弱酸性（酸性弱酸性（酸性 H2SiO3 H2CO3） 脱水形成脱水形成

11、硅胶硅胶Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3（用作干燥剂）（用作干燥剂）实验4-1原原理理化学性质化学性质性质稳定性质稳定, , 不活泼不活泼难溶于水，不与水反应难溶于水，不与水反应不与酸反应（除氢氟酸以外）不与酸反应（除氢氟酸以外）SiO2 + CaO = CaSiO3 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O高温高温是酸性氧化物是酸性氧化物4HF+SiO2=SiF4+2H2O 实验实验4-1：向饱和：向饱和Na2SiO3溶溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸现现 象象结结 论论方程式方程式 滴入酚酞溶液呈滴入酚酞溶液呈红色红色Na2S

12、iO3呈碱性呈碱性Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl实验探究：实验探究：滴入盐酸有硅酸凝胶产生滴入盐酸有硅酸凝胶产生硅酸难溶于水硅酸难溶于水知识拓展：知识拓展： 把稀硫酸加入到把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，溶液中，会有会有什么现象？什么现象？现现 象象结结 论论方程式方程式滴入硫酸有硅酸凝胶产生滴入硫酸有硅酸凝胶产生硅酸难溶于水硅酸难溶于水Na2SiO3+H2SO4 = H2SiO3 +Na2SO4活动与探究：活动与探究： 硅酸是一种硅酸是一种比碳酸还要弱比碳酸还要弱的酸，的酸，请请利用中学实验室常见的仪器及药品，利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，证

13、明硅酸的酸性设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱。比碳酸弱。 把把CO2通入通入Na2SiO3溶液中，观察溶液中，观察发生发生的现象？的现象？启迪诱思：启迪诱思：方法一方法一:方法二方法二: CO2通入下例各溶液中，不可能通入下例各溶液中，不可能产生沉淀的是（产生沉淀的是（ ）A、氯化钙溶液、氯化钙溶液 B、石灰水、石灰水C、饱和碳酸钠溶液、饱和碳酸钠溶液D、硅酸钠溶液、硅酸钠溶液A合作讨论二：合作讨论二：1 1、学习了重要的非金属元素、学习了重要的非金属元素硅硅及及其化合物其化合物二氧化硅和硅酸二氧化硅和硅酸。2 2、了解了二氧化硅的重要、了解了二氧化硅的重要性质性质及及用途用途。试剂试剂二氧化硅二氧化硅氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液氢氟酸氢氟酸浓硫酸浓硫酸 试剂瓶试剂瓶细口磨口塞细口磨口塞广口瓶广口瓶细口塑料瓶细口塑料瓶细口橡皮塞细口橡皮塞 1 1、 实验室有五种试剂，根据它们各实验室有五种试剂，根据它们各自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。进行连线。2 2、下列说法正确的是（）、下列说法正确的是（）A ASiOSiO2 2溶于水显酸性溶于水显酸性B BCOCO2 2通入水玻璃通入水玻璃( (硅酸钠的水溶液）硅酸钠的水