《第一节无机非金属材料的主角硅》修改

第四章 非金属及其化合物 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 （第一课时）第一课时）硅和二氧化硅 硅元素(silicon)在地壳中的含量 氧48.6% 硅26.3% 铝7.73% 铁4.75% 钙3.45% 钠2.74% 钾2.47% 镁2.00% 氢0.16% 其他1.20% 硅26.3% 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 占地壳总量的90%以上。 单质硅 1、存在：没有游离态，只有化合态 2、分布：在地壳中居第二位，仅次于氧。 是构成矿物和岩石的基本元素。 一、硅单质 Si 最外层电子数是4，碳也是。 思考2：碳、硅原子主要显几价？ 四价（四价（+4+4价）价） 思考1：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？ +142 8 4 3、原子结构 4.4.空间空间结构结构 结构类似金刚石，空间网状的正结构类似金刚石，空间网状的正 四面体结构。四面体结构。 5.5.物理性质物理性质 结构类似金刚石，为硬而脆的灰黑色固体结构类似金刚石，为硬而脆的灰黑色固体, , 熔点高熔点高, ,硬度大。硬度大。 （1）、与非金属反应 Si + 02=SiO2 Si +2F2=SiF4 Si +2H2=SiH4 （2）与酸（HF）反应 Si +4HF=SiF4 + 2H2 （3）与强碱反应 Si +2NaOH +H2O=Na2Si03 +2H2 6 6、化学性质、化学性质（常温下，化学性质较稳定）（常温下，化学性质较稳定） 高温 7、硅的工业制法 ： 粗硅： 纯硅： 2C+ SiO2= Si+2CO 高温 Si+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si+4HCl 高温 8.8.用途用途 晶体硅的导电性介于晶体硅的导电性介于 导体和绝缘体之间导体和绝缘体之间, ,是良好的是良好的半半 导体材料导体材料, ,硅是信息技术的关键硅是信息技术的关键 材料材料 硅太阳能电池硅太阳能电池 利用硅的半导体利用硅的半导体 性能，制成光电性能，制成光电 池池 ，将光能转化，将光能转化 为电能。为电能。 太阳能电池 电脑的中央处理器（电脑的中央处理器（CPUCPU） 硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔 记本一样大小了。记本一样大小了。 大规模集成电路 硅的用途非常广泛，可用来制造集 成电路、晶体管、硅整流器等半导 体器件，还可以制太阳能电池，制 铝合金、铁合金等多种合金。 硅 芯 片 在美国旧金山，有个最大的高 科技工业园区，称之为“硅谷”，它 是现代电子工业和计算机发展的基 地。这说明硅在电子工业革命中起 着非常重要作用。以硅为基础而制 成的晶体管是计算机的心脏。 硅在电子工业中重要作用 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，形成的二氧化硅或硅 酸盐中的硅氧化学键非常牢 固，硅氧键一旦形成就很难 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 。 二氧化硅(SiO2) 二氧化硅广泛存二氧化硅广泛存 在于自然界中，与其在于自然界中，与其 他矿物共同构成了岩他矿物共同构成了岩 石。是一种坚硬难熔石。是一种坚硬难熔 的固体。的固体。 硅石 硅矿 山 1.1.二氧化硅的存在 二、二氧化硅 水晶 玛瑙 硅石(天然) 结晶形 无定形 水晶 晶体二氧化硅晶体二氧化硅 玛 瑙 玛瑙 无定形二氧化硅无定形二氧化硅 Si O 2.2.二氧化硅的结构. SiO2 原子晶体 Si O SiO2是正四面体的空间网状结构， 因此性质很稳定 (1)(1)坚硬难熔的固体，坚硬难熔的固体， (2)(2)熔沸点比较高，熔沸点比较高， (3)(3)不溶于水，不溶于水， (4)(4)硬度比较大硬度比较大。 3.3.二氧化硅二氧化硅物理性质物理性质 1 1、实验室盛装、实验室盛装NaOHNaOH溶液的试剂瓶用溶液的试剂瓶用 橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么 吗？吗？ 2、实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？ SiOSiO 2 2 的化学性质（很不活泼）的化学性质（很不活泼） 2. 2.特性特性 （1 1）与）与HFHF的反应的反应 SiOSiO 2 2 4HF = SiF 4HF = SiF 4 4 2H 2H 2 2 OO * *用途：雕刻玻璃用途：雕刻玻璃 1. 1.酸性氧化物酸性氧化物 （1 1）与碱性氧化物反）与碱性氧化物反应应应应生成盐生成盐 SiOSiO 2 2 CaO = CaSiO CaO = CaSiO 3 3 （2 2）与强碱反应生成盐和水）与强碱反应生成盐和水 SiOSiO 2 2 2NaOH = Na 2NaOH = Na 2 2 SiOSiO 3 3 HH 2 2 OO 硅酸硅酸钠钠钠钠 高温高温 1 1、实验室盛装、实验室盛装NaOHNaOH溶液的试剂瓶用溶液的试剂瓶用 橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么 吗？吗？ 2、实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？ 物 质二氧化硅 (SiO2) 二氧化碳(CO2) 与水反应- 与酸反应- 与碱反应 与碱性氧化物 反应 与碳反应 SiO2与CO2化学性质的比较 COCO2+H+H2O=O= HH2COCO3 COCO2+2NaOH=+2NaOH= NaNa2COCO 3 3 +H+H2OO COCO2+Na+Na2O=O= NaNa2COCO3 C+COC+CO2=2CO2CO SiOSiO2+4HF=+4HF= SiFSiF4 +2H+2H2OO SiOSiO2+2NaOH=+2NaOH= NaNa2SiOSiO3+H+H2OO SiOSiO2+ Na+ Na2OO =Na=Na2SiOSiO3 SiOSiO2+2C+2C =Si+2CO =Si+2CO 二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，能与 氢氟酸反应 高温 高温 高温 5、二氧化硅的用途 由于SiO2具有优良的物理化学性能加 上SiO2在自然界的广泛存在，因此从 古到今都被人类广泛地应用。 光学纤维胃镜 石 英 制 品 水晶石英、玛瑙 二氧化硅用来制光导纤维 光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。 制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于 通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大， 一对光纤上可同时传送3万门电话。 练习：1地壳中含量第一和第二的两种元素 所形成的化合物不具有的性质是 A熔点很高 B与水反应生成对应的酸 C坚硬 D可与烧碱反应生成盐 2下列物质中，主要成分不是SiO2的是 A金刚砂 B玛瑙 C水晶 D石英 B A ( ) ( ) 3、实验室现提供下列试剂瓶, 细口磨口塞玻璃瓶 广口瓶 细口橡皮塞玻璃瓶 棕色广口瓶 细口塑料瓶， 如何存放下列药品?依据是什么? a.二氧化硅_ b.氢氧化钠溶液 c.硝酸银晶体_ d.氢氟酸_ e.浓硫酸_ 第四章 非金属及其化合物 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 第二课时第二课时 现象 结论 反应式 7676实验实验实验实验 观观观观察察现现现现象并填写下表象并填写下表 滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红 色消失，并有透明胶状物质生成色消失，并有透明胶状物质生成 NaNa 2 2 SiOSiO 3 3 溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成 了了HH 2 2 SiOSiO 3 3 NaNa 2 2 SiOSiO 3 3 + 2HCl = H + 2HCl = H 2 2 SiOSiO3 3 + 2NaCl + 2NaCl 三.硅酸 (H2SiO3) 1、制备: 可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应 （1）硅酸的制备硅酸的制备 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 （2）硅酸的性质硅酸的性质 物理物理性质性质: :白色白色, ,胶状胶状, ,不溶于水的物质不溶于水的物质 化学化学性质性质: : a a、弱酸性（、弱酸性（酸性比碳酸弱）. H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3 b b、不稳定性、不稳定性 H2SiO3=H2O+SiO2 加热 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 （3 3）用途：可作干燥剂和催化剂的载体）用途：可作干燥剂和催化剂的载体 四、硅酸盐 硅酸盐：是结构复杂的固态化合物，硅酸盐：是结构复杂的固态化合物， 大多数都不溶于水。大多数都不溶于水。 1.1.含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素 组成的化合物的总称组成的化合物的总称 最简单的硅酸盐是硅酸钠（最简单的硅酸盐是硅酸钠（NaNa 2 2 SiOSiO 3 3 ），）， 其其水溶液水溶液俗称：水玻璃，俗称：水玻璃， （硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，） 用途：可用作肥皂填料、木材防火剂等用途：可用作肥皂填料、木材防火剂等 。 3.3.硅酸钠硅酸钠 （NaNa 2 2 SiOSiO 3 3 ） 性质： Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 Na2SiO3 + 2HCl + H2O = H4SiO4+ 2NaCl H4SiO4 H2SiO3 SiO2 常温分解受热分解 2.硅酸盐的表示方法： 化学式法： 氧化物法： 硅酸钠：Na2SiO3 硅酸钙：CaSiO3 硅酸钠：Na2O SiO2 硅酸钙： CaO SiO2 高岭石： Al2O3 2SiO2 2H2O 石棉： CaO 3MgO 4SiO2 沸石： Na2 O Al2O3 3SiO2 2H2O 云母： K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O 长石： K2O Al2O3 6SiO2 水泥： 3CaO SiO2 2CaO SiO2 玻璃： Na2 O CaO 6SiO2 粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O 无无 机机 非非 金金 属属 材材 料料 硅硅 酸酸 盐盐 产产 品品 陶瓷陶瓷 水泥水泥 玻璃玻璃 五、硅酸盐工业 t t 陶瓷：陶瓷： 原料：黏土原料：黏土 条件：高温条件：高温 水泥：水泥： 原料：石灰石原料：石灰石 、黏土、黏土 设备：水泥回转窑设备：水泥回转窑 条件：煅烧条件：煅烧 玻璃：玻璃： 原料：石灰石、纯碱、石英原料：石灰石、纯碱、石英 设备：玻璃窑设备：玻璃窑 条件：高温条件：高温 1.下列物质中属于纯净物的是( ) A.Na2CO310H2O B.水泥 C.纯净的盐酸 D.普通玻璃 3.下列物质有固定熔点的是（ ） A.水泥 B.玻璃 C.Na2OSiO2 D.水玻璃 2.下列叙述正确的是( ) A.酸均不能与酸性氧化物反应 B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸 C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同 D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同 A BD C 1要除去SiO2中混有的少量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 2在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅 反应的是 焦炭 纯碱 碳酸钙 氢氟酸 浓硝酸 烧碱溶液 氧化钙 氮气 A B C D 课堂小测 3将过量的CO2分别通入 CaCl2溶液； Na2SiO3溶液； Ca(OH)2溶液； 饱和 Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出 的是 A B C D 4、 高岭土是制造瓷器的主要原料，其组成 可以表示为Al2Si2Ox(OH)y。其中x、y的数 值分别是 A7、2 B5、4 C6、3 D3、6 5下列表述正确的是（ ） A人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材 料，主要成分是SiO2 B在医疗上碳酸钠可用于治疗胃酸过