无机非金属材料主角硅全套

1、无机非金属材料主角硅全套2020/12/192学习目标1、了解二氧化硅的存在、结构、性质及用途2、了解硅酸的制法、性质及用途3、硅的结构、性质、制法、用途4、硅酸盐的性质及用途重难点：二氧化硅和硅酸的化学性质1 、硅的原子结构 硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。一、硅单质Si+14842 +642C2020/12/194自然界中有无游离态的硅?自然界不存在游离态硅。硅是一种亲氧元素，主要以高熔点的SiO2及硅酸盐的形式存在。硅太阳能电池2020/12/1952、硅的存在形式 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占

2、地壳总量的90%以上。碳统治有机界：碳是构成有机物的主要元素。硅统治无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。自然界不存在游离态硅。硅是一种亲氧元素，主要以高熔点的SiO2及硅酸盐的形式存在于自然界。2020/12/1962、物理性质：1、存在形式晶体硅无定形硅硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。晶体硅的结构类似于金刚石，熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。导电性介于导体和绝缘体之间。2020/12/1973、硅的晶体结构：每个硅原子通过4个共用电子对与周围4个硅原子连接，成正四面体结构，向空间延伸，形成空间网状结构。2020/12/1984、化学性质你能

3、根据硅的原子结构推测硅单质可能具有的化学性质2020/12/199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。Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2硅单质的化学性质2020/12/1910高温下，具有强还原性Si+O2 SiO2Si+CSiC （金刚砂)高温Si + 2FeO SiO2 + 2Fe高温Si+2Cl2SiCl42020/12/1911工业上，用焦炭在高温下还原石英砂可制得粗硅，又能跟氯气反应经提纯得到 SiCl4后再用氢气还原制得纯硅：5、硅的工业制备硅单质SiO

4、22CSi(粗)2CO Si(粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(纯)4HCl 2020/12/1912（1）反应中焦炭做（ ）A.还原剂 B.氧化剂 C.二者都不是（2）反应 属于（ ），反应 属于（ ）A.化合反应 B.分解反应 C.氧化还原反应 D.非氧化还原反应 E.置换反应AACCE做一做SiO22CSi(粗)2CO Si(粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(纯)4HCl 根据以下反应回答下列问题：2020/12/19136、用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料信息技术等材料和人造卫星、登月车、火星探测器等动力设备新能源。硅太阳能电池硅芯片是各种计算机、微电

5、子产品的核心硅单质观看下列图片总结单质硅的用途2020/12/1914（1）制集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料（2）含硅4%的钢可制变压器铁芯（3）含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设备2020/12/1915二、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（ SiO2）（1） SiO2的存在形态无定形（硅藻土）玛瑙水晶水晶玛瑙(无色透明)(彩色环带或层状)硅石结晶形沙子2020/12/1916（2）二氧化硅的晶体结构CO2的晶体结构SiO2的晶体结构 SiO2晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体。因此，通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。 SiO2不是分子式，而是化学式（晶体中原子个数

6、最简单的整数比）。【SiO4】四面体结构2020/12/1917 SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上SiO2在自然界的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。光导纤维石英坩埚玻璃仪器精美瓷器2020/12/1918 根据SiO2的存在和应用，请你分析以下问题： SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？你的根据是什么？SiO2的这些性质是由什么决定的？思考与交流：物理性质：难溶于水，熔点高，硬度大。化学稳定性：化学性质很稳定，不活泼。 原因：SiO2的这些性质主要与它的结构有关， SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。2020/12/1919酸性氧化物 与碱性

7、氧化物反应生成盐 SiO2+ CaO = CaSiO3 （3）化学性质: 高温 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？ 因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸钠会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。 硅酸钠，水溶液俗名“水玻璃”，具有黏性，可用作粘合剂，也可用来制备硅胶和木材防火剂等。与强碱反应生成盐和水 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2OCO2+ CaO = CaCO3 CO2 + 2NaOH = Na2CO3 +H2OCO2 + H2O = H2CO3CO2 + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3CO2+ C = 2CO SiO2不溶于水，

8、不能与水反应生成硅酸。2020/12/1920与C的反应 SiO2+ 2C = Si + 2CO 高温与某些盐的反应 SiO2+ Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 高温 SiO2+ CaCO3 = CaSiO3 + CO2 高温反应原理：高沸点物质制低沸点物质。 HF是唯一可以与SiO2 发生反应的酸，此反应用来雕刻玻璃。SiO2 + 4HF = SiF4+ 2H2O与HF的反应（ SiO2的特性）2020/12/19212、实验室能不能用玻璃瓶盛装氢氟酸？ 不能。HF能腐蚀玻璃，要用塑料瓶装，制取HF也不能用玻璃器皿而要用铅皿。 1、某同学根据SiO2既可与氢氧化钠反应，也能与氢

9、氟酸反应，推断SiO2为两性氧化物。是否正确? 不正确。因为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不能与一般的酸反应，只是属于酸性氧化物。【思考与交流】特性：与HF反应SiO2 4HF = SiF4 2H2O2020/12/1922用途：玻璃中含有SiO2,可用氢氟酸刻蚀玻璃。2、SiO2的用途:装饰品石英坩埚光导纤维石英钟表耐磨器皿建筑材料（沙子）气态固态熔、沸点低熔、沸点高，硬度大CO2+H2O=H2CO3不能反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O不能反应SiO24HF = SiF42H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO CaSiO3高温 可

10、溶于水不溶于水有粘性 小结：CO2和SiO2性质比较:2、 硅酸（ H2SiO3 ）Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaClP76 实验4-1（1）制备 滴入酚酞溶液呈_；滴入盐酸_,有_产生。 Na2SiO3呈碱性硅酸难溶于水酸性：HCl H2SiO3 红色红色逐渐褪去白色胶状物质 思考：如何制得硅酸？能用SiO2与水反应制得吗？ 由于SiO2不容于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的。思考：怎样由二氧化硅制取硅酸？Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2

11、O反应原理：强酸制弱酸 思考：如何设计实验比较硅酸和碳酸的酸性强弱？2020/12/1927实验探究：提供以下药品与仪器，请设计最合理的实验方案比较硅酸和碳酸的酸性强弱。分液漏斗、试管、导气管、双孔橡胶塞稀HCl、大理石、 Na2SiO3溶液、饱和NaHCO3溶液药品：主要仪器：Na2SiO3溶液饱和NaHCO3溶液大理石稀HClNa2SiO3+H2O+CO2H2SiO3+Na2CO3酸性：H2CO3 H2SiO3有白色胶状物质产生如图组装好装置，并检查其气密性；装好药品，打开分液漏斗上口玻璃塞，再拧开下面的活塞，缓慢滴加稀HCl，观察现象。化学方程式：不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解

12、H2SiO3 = H2O + SiO2弱酸性 H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3（2）硅酸的性质2020/12/1929（3）硅胶制备： H2SiO3 硅酸凝胶 硅酸干凝胶 “硅胶”用途： 硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。逐渐聚合干燥脱水2020/12/1930小结、二氧化硅1、可分为晶体(石英和水晶)和无定形(硅藻土)，统称为硅石2、晶体结构晶体中每个硅原子通过共价键与周围4个氧原子结合成正四面体形结构单元,每个硅原子与两个氧原子连接, 形成一种空间网状结构，是原子晶体。2020/12/19313、物理性质硬度

13、大,熔点高,难溶于水4、化学性质：（1）酸性氧化物的通性：与碱性氧化物反应：SiO2+CaO=CaSiO3与强碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与盐反应：SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2 不与水反应 ：SiO2+H2OH2SiO32020/12/1932（2）特性：与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O5、用途制光导纤维石英玻璃制化学仪器石英表、石英钟水晶制光学仪器和工艺品玛瑙制精密轴承和装饰品2020/12/1933种类繁多，结构复杂，用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成二、硅酸盐如Na2SiO3Na2OSiO2K(Al2Si3O10)(OH)2

14、K2O2Al2O36SiO22H2O1、Na2SiO3俗名：水玻璃、泡花碱具有黏合作用，并可作防火剂Na2SiO35H2O大苏打、海波，照相工业用作定影剂2020/12/1934将下列天然硅酸盐改写成氧化物的形式：(1)石棉CaMg3Si4O12_。(2)绿柱石Be3Al2Si6O18_。(3)白云母H4K2Al6Si6O24_。(4)翡翠NaAlSi2O6_。用氧化物正确表达硅酸盐的方法是：_2020/12/19352、硅酸盐工业（阅读课文）玻璃、水泥、陶瓷普通玻璃的制法1、原料：纯碱、石灰石、石英2、原理：3、成份：硅酸钠、硅酸钙、石英4、水泥的原料：石灰石和黏土；成份：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙SiO2+ Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 SiO2+ CaCO3 = CaSiO3 + CO2 高温 高温2020/12/19361、关于二氧化硅说法错误的是