4-1无机非金属材料的主角-硅.ppt

1、地壳中含量最多的元素是 _,其次是_;空气中含量最多的元素是_,其次是_。人体生理必需的食用盐是_。人类活动所产生的影响大气质量的气态物质SO2、CO、NO2等属于_类别。,非金属和金属一样,与人类的关系十分密切.,你知道吗?,第四章 非金属及其化合物,从沙滩到用户,硅是一种非常重要的无机非金属材料。,第一节 无机非金属材料的主角硅,想一想,画出C、Si的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性质活不活泼，为什么？硅的化合价主要是多少？,C: Si: Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。碳和硅既相似又不同。 碳是构成有机物的主要元素

2、. 硅是构成岩石和许多矿物的主要元素。,存在形式,二、二氧化硅和硅酸,你知道吗?,常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有？,单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，一旦结合就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。,天 然 的 SiO2 硅 石,1、二氧化硅（ SiO2 ）,(2)结 构,每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角. 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。,SiO2四面体不仅存在于SiO2晶体中,而且存在于所有硅酸盐矿石中.,二

3、氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1,用SiO2来表示 二氧 化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式。因此它是具有空间网状结构的晶体。,决定了SiO2具有优良的物理和化学性质,思考题6 下列说法错误的是（ ） A . SiO2 是二氧化硅的化学式 B . 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 C .SiO4 四面体只存在于二氧化硅晶体中 D . 沙子里含无定形二氧化硅 E . 石英就是水晶 F . SiO2 从古到今被人类广泛地应用着，是因为SiO2 的立体网状结构和它在自然界的广泛存在,CDE,存在广泛、应用广泛的二氧化硅:,用途：制光导纤维、

4、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器、。利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。基本的建筑材料，用作饰物和工艺品等。,现代通信光缆-光导纤维,光学纤维胃镜,用光导纤维做 无开刀手术,光导纤维手术头灯,思考与交流,P64,物理性质:_,化学稳定性:_,硬度大、熔点高、难溶于水,很稳定,(3)性质二氧化硅和二氧化碳的比较（物理性质）,CO2,SiO2,表示二氧化碳分子及其组成,表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比,气态,固态,很小,很大,可溶于水,不溶于水,很低,很高,SiO2的化学性质（很不活泼）,高温,讨论：初中学过的酸性氧化物的通性包 括哪些方面？（以CO2为例）,1.酸性氧化物,SiO2

5、CaO =,CaSiO3,与强碱反应生成盐和水,SiO2 2NaOH =,Na2SiO3 H2O 硅酸钠,与碱性氧化物反应生成盐,（有粘合性）,与HF的反应 SiO2 4HF =,SiF4 2H2O,此反应常用于雕刻玻璃,2.特性 难溶于水，不与水反应 不与酸反应（除氢氟酸以外）,讨论：某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,推断SiO2为两性氧化物.是否正确?,二氧化碳,二氧化硅,空气,硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子、硅藻土,熔、沸点低， 微溶于水,熔点高，硬度大，不溶于水,CO2+H2O=H2CO3,不反应,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,SiO2+2NaOH=Na2Si

6、O3+H2O,CO2+CaO=CaCO3,存 在,物理性质,不反应,与氢氟酸反应,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,化学性质,与水反应,与NaOH反应,与CaO反应,与酸反应,3、弱氧化性： SiO2+ 2C=Si+2CO,想一想,2、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,1、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？,HF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瓶。,NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，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。,2.硅酸(H2SiO3),硅酸是一种弱酸，它不溶于水，不能

7、使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。,硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。,思考：刚才讲到SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？,实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,滴入酚酞溶液呈红色,Na2SiO3溶液呈碱性,Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl,实验探究：,滴入盐酸有硅酸凝胶产生,硅酸难溶于水,（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 SiO2 是H2SiO3的酸酐,用H2CO3可制得H2

8、SiO3 ，可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。,SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,三、硅酸盐,硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。,结构复杂,一般不溶于水,化学性质很稳定,硅酸钠（Na2SiO3),其水溶液俗称水玻璃,实验4-2,作木材防火剂,作肥皂填料 黏胶剂,当水分蒸发后燃烧,当水分蒸发后不易燃烧,用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火,玻璃,原料：纯碱、石灰石、石

9、英 设备：玻璃窑 条件：高温熔融 主要反应： 主要成份：硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅,玻璃,玻璃,有色玻璃,钢化玻璃,加入了不同的金属氧化物,普通玻璃加热接近熔化再急速冷却,水泥,水泥,原料：黏土、石灰石、石膏 设备：水泥回转窑 条件：煅烧 主要成份：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等,陶器,瓷器,陶瓷,原料：黏土 条件：高温烧结,碳化硅(金刚砂,SiC),硅钢,硅橡胶,分子筛,P78,硅酸盐组成表示,资料卡片,硅酸钠（Na2SiO3): Na2OSiO2,普通玻璃: Na2OCaO6SiO2,黏土的主要成分:Al2O3 2SiO2 2H2O,1、制造光导纤维的主要原料是（ ） A.晶体硅 B.二氧化

10、硅 C.石墨 D.硅酸钠 2、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（ ） A.稳定性：CO2 SiO2B.酸性：H2SiO3 H2CO3 C.熔点：SiO2 CO2（干冰） D.导电能力：Si Cu 3、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( ) A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸钠溶液 4、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（ ） A.纯碱溶液 B 盐酸 C 硫酸 D 苛性钠溶液 5、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（ ） A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚 C.铁坩埚 D.陶瓷坩埚,B,C,C,B,C,高纯硅的工业制法,注：SiCl4沸点为57.6,硅的性质,三、硅单质,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，熔点和沸点都很高，硬度大。,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,物理性质,金刚石、晶体硅的微观结构,硅的化学性质, 常温下稳定，不与H2SO4、HNO3、Cl2、O2等强 氧化