无机非金属材料的主角---硅4ashx

1、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_硅硅硅元素在地壳中的含量硅元素在地壳中的含量3硅硅的概况的概况在地壳中含量第二在地壳中含量第二 ： 氧氧 硅硅 铝铝 铁铁451 、硅的原子结构硅的原子结构硅和碳一样硅和碳一样,其原子既不其原子既不易失去又不易得到电子易失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物主要形成四价的化合物.一一、硅硅+142 8 4Si2 4+6C碳是构成有机碳是构成有机物的主要元素物的主要元素硅是构成岩石和许硅是构成岩石和许多矿物的主要元素多矿物的主要元素6782、硅的性质硅的性质硅有晶体硅和无定形硅两种。硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、熔

2、点、晶体硅是灰黑色、有金属光泽、熔点、沸点都很高，硬度大的固体。沸点都很高，硬度大的固体。导电性介于导体和绝缘体之间。导电性介于导体和绝缘体之间。常温下硅单质的化学性质不活泼常温下硅单质的化学性质不活泼物理性质物理性质9硅的工业制法硅的工业制法1、制粗硅、制粗硅SiO2+2C=Si+2CO2、粗硅提纯、粗硅提纯Si+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si+4HCl10 硅的氧化物及硅酸盐构成了硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的地壳中大部分的岩石、沙子和土岩石、沙子和土壤壤，约占地壳总量的，约占地壳总量的90%以上以上。 岩石岩石沙子沙子土壤土壤SiSi最外层电子数是最外层电子数是4

3、4，碳也是。，碳也是。思考思考2 2：碳、硅原子主要显几价？碳、硅原子主要显几价？正四价（正四价（+4+4价）价）思考思考3 3：已知已知碳、硅都是亲氧元素。硅的亲碳、硅都是亲氧元素。硅的亲氧性强于碳的亲氧性。讨论硅和碳元素在氧性强于碳的亲氧性。讨论硅和碳元素在自然界的存在？（参考课文）自然界的存在？（参考课文）思考思考1 1：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？悉的哪种元素最外层电子数与它相同？1、二氧化硅(SiO2)二氧化硅广泛存在二氧化硅广泛存在于自然界中，与其于自然界中，与其他矿物共同构成了他矿物共同构成了岩石。天然二氧

4、化岩石。天然二氧化硅也叫硅石，是一硅也叫硅石，是一种坚硬难熔的固体种坚硬难熔的固体。硅石硅矿山 二氧化硅的分类二氧化硅的分类讨论：阅读课本试画出由硅石开始分类的树状讨论：阅读课本试画出由硅石开始分类的树状分布图。分布图。硅石硅石结晶形（石英）结晶形（石英）无定形（硅藻土）无定形（硅藻土）水晶水晶玛瑙玛瑙玛瑙玛瑙水晶水晶晶体二氧化硅晶体二氧化硅硅藻土硅藻土中国硅藻土资源丰富。全国中国硅藻土资源丰富。全国1010个省个省( (区区) )有硅藻土矿产出。有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有探明储量的矿区有354354处，总处，总保有储量矿石保有储量矿石3.853.85亿吨。仅亿吨。仅次于美国，居世界第次

5、于美国，居世界第2 2位。在地区分布上，以吉林位。在地区分布上，以吉林最多，占全国储量的最多，占全国储量的54.8%54.8%，云南、福建、河北等地次之。云南、福建、河北等地次之。无定形二氧化硅无定形二氧化硅科学视野科学视野10928约约180SiOSiOSiO2 2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定 二氧化硅的用途二氧化硅的用途 由于由于SiOSiO2 2具有优良的物理和化学性能，具有优良的物理和化学性能，加上加上SiOSiO2 2在自然界的广泛存在，因此从古在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。到今都被人类广泛地应用。光学纤维胃镜

6、光学纤维胃镜18根据根据SiO2的存在和应用思考的存在和应用思考:二氧化二氧化硅具有哪些物理性质硅具有哪些物理性质?化学稳定性如化学稳定性如何何?你的根据是什么你的根据是什么?SiO2的这些性的这些性质是由什么决定的？质是由什么决定的？思考与交流思考与交流 坚硬难熔的固体，熔沸点比较坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶于水，硬度比较大。高，不溶于水，硬度比较大。a.a.物理性质：物理性质：二氧化硅的性质二氧化硅的性质 实验室盛装实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？你知道为什么吗？ 防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2与与NaOH溶液反

7、溶液反应生成粘稠的应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶，使瓶塞和瓶口粘在一起口粘在一起b.b.化学性质化学性质不能与水反应不能与水反应SiO2 + CaO = CaSiO3 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O高温高温 是酸性氧化物是酸性氧化物 不与酸反应（除氢氟酸以外）不与酸反应（除氢氟酸以外）SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O在高温下与碳酸盐的反应在高温下与碳酸盐的反应SiO2 + Na2CO3 = CO2 + Na2SiO3高温高温SiO2 + CaCO3 = CO2 + CaSiO3高温高温你知道吗？你知道吗？玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作

8、玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？关系？b.b.化学性质化学性质实验室现提供下列试剂瓶实验室现提供下列试剂瓶, , 细口磨口细口磨口塞玻璃瓶广口瓶细口橡皮塞玻璃瓶塞玻璃瓶广口瓶细口橡皮塞玻璃瓶棕色广口瓶细口塑料瓶，如果你是棕色广口瓶细口塑料瓶，如果你是实验室管理员实验室管理员, ,你将如何存放下列药品你将如何存放下列药品? ?你的依据是什么你的依据是什么? ?a.a.二氧化硅二氧化硅_ b._ b.氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液_c.硝酸银晶体硝酸银晶体_ d._ d.氢氟酸氢氟酸_e.e.浓硫酸浓硫酸_ _ 考考你！考考你！弱氧化性弱氧化性SiO2 +2C = Si + 2CO 高温高

9、温工业上用此反应制备粗硅，这工业上用此反应制备粗硅，这就是就是“从沙滩到用户从沙滩到用户”！b.b.化学性质化学性质二、硅酸二、硅酸(H2SiO3) 实验实验1:向饱和向饱和Na2SiO3溶液中溶液中,滴滴入酚酞入酚酞,再滴入稀盐酸再滴入稀盐酸现象现象结论结论方程式方程式 滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有有白色胶状沉淀产生有白色胶状沉淀产生 Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水呈碱性，硅酸难溶于水探究探究1：怎样由石英怎样由石英(SiO2)制取硅酸？制取硅酸？NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl+H+2HCl+H2 2O=2NaCl+HO=2NaCl+H4 4S

10、iOSiO4 4H H4 4SiOSiO4 4=H=H2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O(O(易易) )H2SiO3=H2O+SiO2加热加热硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢？请你设计一个实验论证酸相比较如何呢？请你设计一个实验论证你的推断。你的推断。实验探究实验探究2：实验实验2：将将CO2通入通入Na2SiO3溶液中溶液中现象：现象：透明的硅酸凝胶生成透明的硅酸凝胶生成方程式：方程式：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3你的结论：你的结论：硅酸是一种很弱的酸，硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱酸性比碳酸还弱硅

11、酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶硅胶”。硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。燥剂，也可以用作催化剂的载体。1、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.溶解性：溶解性：CO2 H2CO3C.熔点：熔点：SiO2 CO2（干冰）（干冰） D.硬度：硬度： SiO2 CO22、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

12、 C.氢氟酸氢氟酸 D.碳酸钠溶液碳酸钠溶液3、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CCB课堂回顾练习课堂回顾练习:课堂练习课堂练习下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A.SiOA.SiO2 2是酸性氧化物，所以可以和碱反应，是酸性氧化物，所以可以和碱反应，不和任何酸反应。不和任何酸反应。B.COB.CO2 2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸C.SiOC.SiO2 2对应的酸有不同的组成对应的酸有不同的组成D.SiOD.SiO2 2跟水反应可得硅

13、酸跟水反应可得硅酸BC323、硅酸盐、硅酸盐硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。的总称。结构复杂结构复杂一般不溶于水一般不溶于水化学性质很稳定化学性质很稳定硅酸钠硅酸钠（Na2SiO3),其水溶液俗称水玻璃其水溶液俗称水玻璃33实验4-2当水分蒸发后当水分蒸发后燃烧燃烧当水分蒸发后不易当水分蒸发后不易燃烧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制备木材防火剂的原料的原料v将复杂硅酸盐化学式改写成氧化物时，只需将除O(氧)以外所有的元素写成其常见氧化物，并用“”将它们合起来，但需注意各种原子个数比符合原来的组成，并

14、在某种(或几种)氧化物前加合适化学计量数。v例1(2011上海高一测试)用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中正确的是( )vA.钙沸石Ca(Al2Si3O10)3H2O，表示为Al2O3CaO3SiO23H2OvB. 镁橄榄石(Mg2SiO4)，表示为MgOSiO2vC . 钾 云 母 ( K2A l6S i6H4O2 4) ， 表 示 为K2O2H2O3Al2O36SiO2vD . 石 棉 ( C a M g3S i4O1 2) 表 示 为CaO3MgO4SiO2v解析根据硅酸盐改写氧化物的要求可以判断，A项中Al2O3和CaO的排列顺序有误，B项中化学计量数出现了错误，其正确的写法应为2MgOSiO2，C项正确的写法应为K2O3Al2O36SiO22H2O，D项的写法完全符合要求。v答案Dv3. 硅酸盐的产品v(1)常见的硅酸盐产品传统的无机非金属材料硅酸盐产品原料主要设备主要成分玻璃纯碱、石灰石、石英玻璃窑Na2OCaO6SiO2陶瓷黏土水泥黏土和石灰石水泥回转窑3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3v(2)特殊功能的含硅物质物质性质用途碳化硅俗称金刚砂、具有金刚石的结构，硬度很大砂纸、砂轮的磨料含4%的硅钢有很高的磁性变压器芯片硅橡胶目前最好的耐高温又耐低温的材料制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料人工制造的分子筛具有均匀微孔结构，表面积大