高一化学必修硅和二氧化硅

高一化学必修硅和二氧化硅第1页/共45页硅谷:思考:提及到“硅”,你能联想到哪些?美国新兴的高技术产业开发区,电子技术研究中心,计算机生产的重要基地,位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端.半导体:单晶硅是半导体器材的核心材料,硅半导体是集成电路的主要材料,估计在21世纪,硅仍然会占半导体材料的95%以上.第2页/共45页1、你知道硅元素在地壳中排名第几吗？在自然界主要以什么形态存在？以化合态的形式存在，硅的氧化物及其硅酸盐构成了地壳的绝大部分（岩石、沙子和土壤），占地壳质量的90%以上，“统治了地壳”第3页/共45页2、请同学们找出硅在元素周期表的位置？

硅位于金属与非金属的过度位置。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料第4页/共45页（1）硅的原子结构硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物.3、请同学们写出硅和碳的核外电子排布？+14284Si24+6C2、碳是构成有机物的主要元素硅是构成岩石和许多矿物的基本元素第5页/共45页远古时期，人类就懂得怎样应用硅的氧化物和硅酸盐来做玻璃、陶瓷等。但是硅的单质直到18世纪上半叶才被化学家制备出来。为什么硅单质这么晚才出现在人类生活？硅单质的问世硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧化合的。所以在氧化氛围的地球上，硅以熔点高的氧化物和硅酸盐的形式存在。第6页/共45页硅单质的制备硅单质的制备主要原材料——二氧化硅（水晶、石英以及沙石的主要成分）。第7页/共45页硅单质的制备粗硅的制取：SiO2+2C===Si+2CO高温电炉粗硅制纯硅：（常用方法）Si+2Cl2==SiCl4SiCl4+2H2===Si+

4HCl高温第8页/共45页硅单质存在形态晶体无定形物理性质

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。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第9页/共45页

制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技术革命.（4）硅的用途第10页/共45页计算机芯片硅的用途信息技术材料第11页/共45页硅太阳能电池单晶硅电池组硅的用途新型能源第12页/共45页太阳能汽车第13页/共45页天然SiO2结晶形无定形——硅藻土石英水晶玛瑙……二、二氧化硅（硅是亲氧元素）（1）SiO2存在第14页/共45页第15页/共45页返回玛瑙第16页/共45页正四面体（2）晶体结构第17页/共45页结构决定性质金刚石硅晶体第18页/共45页

SiO2四面体立体网状结构的晶体物理性质：化学性质：猜测性质硬度大，熔点高的固体不溶于水，纯净的SiO2晶体无色透明稳定性好，不活泼第19页/共45页SiO2主要用途色态熔点沸点硬度用途、物理性质比较无色透明晶体或白色粉末高（1723℃）高（2230℃）大制备光纤、石英钟表、光学仪器、普通玻璃、装饰品等第20页/共45页(1)装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞不能用磨砂玻璃塞。为什么?SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O想一想因为NaOH溶液会跟磨砂玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸钠会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。(2)用氢氟酸来雕刻玻璃，不能用玻璃仪器盛装氢氟酸。为什么?第21页/共45页在玻璃表面涂上一层石蜡第22页/共45页在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸第23页/共45页洗掉酸并去掉石蜡第24页/共45页(2)用氢氟酸来雕刻玻璃，不能用玻璃仪器盛装氢氟酸。为什么?SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O因为氢氟酸会跟玻璃中的SiO2反应，生成四氟化硅。第25页/共45页比较项目二氧化碳CO2二氧化硅SiO2物质分类与碱性氧化物反应与碱反应与水反应与酸反应高温SiO2+CaO===CaSiO3高温CO2+CaO===CaCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+H2O=H2CO3不反应只与HF反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O酸性氧化物酸性氧化物（3）化学性质比较不反应第26页/共45页二氧化硅化学性质1、化学稳定性：稳定性好，除氢氟酸外一般不与其它酸反应。2、属酸性氧化物，可与强碱反应、碱性氧化物反应。第27页/共45页光学纤维胃镜（4）二氧化硅的用途第28页/共45页一、硅酸(H2SiO3)

H2SiO3是SiO2的对应水化物（SiO2

是H2SiO3的酸酐）。它不溶于水，是一种白色粉末状的固体。

思考：二氧化硅难溶于水，那么，如何制得硅酸呢？第29页/共45页实验探究：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸现象结论方程式Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生

a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶。1.H2SiO3的制法第30页/共45页知识拓展：

把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，会有什么现象？现象结论方程式滴入硫酸有硅酸凝胶产生硅酸难溶于水Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3(胶体)

+Na2SO4第31页/共45页活动探究：已知硅酸是一种弱酸，请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，探索对比硅酸和碳酸的酸性强弱。第32页/共45页方法一:方法二:

把CO2通入Na2SiO3溶液中，观察发生的现象第33页/共45页小结：2.硅酸的性质(1)硅酸是一种弱酸，酸性比H2CO3弱，不能使指示剂变色。Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓SiO32-+2H+==H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓

SiO32-+H2O+CO2==CO32-+H2SiO3↓不溶、不稳定、弱酸第34页/共45页（2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应

H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O（3）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解∆H2SiO3==H2O+SiO2第35页/共45页

CO2通入下例各溶液中，不可能产生沉淀的是（）A、氯化钙溶液B、石灰水C、饱和碳酸钠溶液D、硅酸钠溶液A讨论:第36页/共45页3.硅酸与硅胶阅读P76硅胶是H2SiO3浓溶液——硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶变色硅胶,是将硅酸凝胶用CoCl2溶液浸泡，然后经干燥活化后制得的。(吸水前为淡蓝色,吸水后为粉红色)第37页/共45页硅胶干燥剂硅胶常用作食品、药品的干燥剂，也常用作催化剂的载体第38页/共45页硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般不溶于水，化学性质很稳定。1、硅酸钠（Na2SiO3）二、硅酸盐第39页/共45页物理性质：白色晶体，能溶于水，是少数可溶性硅酸盐之一,它的水溶液俗称水玻璃、泡花碱。Na2SiO3有何化学特性？第40页/共45页步骤放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论实验4-2着火不着火木材、纸张等易燃物品，用饱和Na2SiO3溶液浸泡后不易着火。第41页/共45页硅酸钠的特性及用途：水玻璃是无色粘稠液体，是一种矿物胶。1.它可以用于制备硅胶;2.建筑工业上可用作粘合剂;3.用作耐火材料。第42页/共45页思考：三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物的形式为：

，它中和胃酸（HCl）的方程式：

。2MgO·3SiO2·nH2O2MgO·3SiO2·nH2O+4HCl=2MgCl2+2H2O+3SiO2+nH2O阅读P77资料卡片活泼金属氧化物较活泼金属