公开课用无机非金属材料的主角硅.ppt

1 无机非金属材料的主角硅,第四章 非金属及其化合物,第四章 非金属及其化合物,美国硅谷,1.硅在地壳中的含量仅次于 ，为26.3% 。在自然界中它总是与化合，是一种亲元素,氧化物 硅酸盐,石灰岩 碳酸盐 碳的氧化物,+4,+2 +4,2.,氧,氧,氧,写出氧化物的化学式,结晶形（石英晶体） 无定形硅藻土,玛瑙,一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅（ SiO2 ）,（）二氧化硅的存在,(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。,二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,科学视野,石英研钵,石英光导纤维,（3）二氧化硅的用途,坩埚,会不会误解为 石墨？,根据SiO2的存在和用途,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? 将你的认识写在下面的 横线上,并与同学交流. 物理性质:_ 化学稳定性:_,思考与交流,不溶于水 硬度大 熔点高,很稳定,（）SiO的化学性质:,：酸性氧化物 (和碱反应生成盐和水),SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,思考：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？（提示：玻璃中含有SiO2）,(和碱性氧化物反应生成盐),b. 特性 SiO2 4HF =SiF4 2H2O,（此反应常用于刻蚀玻璃）,思考：实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,想一想,1. 为什么在实验室中盛放NaOH 溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？,玻璃中的SiO2 与NaOH 反应生成有粘胶性的硅酸钠，使玻璃塞粘住瓶口。,2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,HF能和玻璃中的SiO2反应腐蚀玻璃， 因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。,3.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?,C:在高温下与碳酸盐的反应 (生成硅酸盐和CO2 ),SiO2 + Na2CO3 = CO2 + Na2SiO3,高温,SiO2 + CaCO3 = CO2 + CaSiO3,高温,2、硅酸 （H2SiO3）,阅读课本P76并 探究实验4-1,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，同时有白色胶状物质产生,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白色胶状沉淀硅酸，,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 (胶体）,(1).制取,(较强酸制较弱酸),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你的推断。,实验探究1：,实验2：将CO2通入Na2SiO3溶液中,现象：透明的硅酸凝胶生成,方程式：,Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3,你的结论：,硅酸是一种很弱的酸， 酸性比碳酸还弱,生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干 燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。常常用 做干燥剂。也可用 做催化剂的载体,（2）用途,硅 胶,干燥硅胶,吸湿硅胶,硅胶中掺有氯化钴指示硅胶的吸湿程度。,一、 二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅,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=Na2SiO3+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,课堂练习,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 （ ） A.熔点很高 B.与水反应生成对应的酸 C.可与烧碱反应生成盐 D.坚硬 2.赏心悦目的花瓶是用下列物质的一种对玻璃进行刻蚀而形成的,这种物质是 （ ） A.盐酸 B.氢氟酸 C.烧碱 D.纯碱 3、下列试剂不能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的 是 （ ） A.HNO3溶液 B.KOH溶液 C.盐酸 D.NaCl溶液,B,B,B,4.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是 （ ） A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3 C.Na2ONa2CO3 D.SiO2H2SiO3,D,5.硅酸的工业制法是:将稀释好的硅酸钠和硫酸反应生成水凝胶,经水洗干燥得成品.有关的化学方程式是 .,Na2SiO + H2SO4 = Na2SO4 + H2SiO3,练习:,1.下列说法正确的是( ) A.二氧化硅溶于水显酸性 B.二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3的水溶液)可以得到原硅酸. C.因为高温时,二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强. D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸,B,2.硅酸钠溶液俗称水玻璃,呈碱性.下列物质中,能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是( ) A.浓硫酸 B.水玻璃 C.氢氟酸 D 苛性碱,A,3.下列物质中能跟SiO2发生反应的是( ) A 盐酸 B 硝酸 C 硫酸 D 烧碱溶液,D,4.光纤通讯是光作为信息的载体,让光在光导纤维中传输,制造光导纤维的基本原料是( ) A 铜 B 钢 C 石英 D 铝,C,5.除去二氧化硅固体中混有的CaCO3固体,方法正确的是( ) A 加水,过滤 B 加热 C 加盐酸,过滤 D 加NaOH溶液,过滤,C,6.将过量的CO2分别通入(1)CaCl2溶液(2)Na2SiO3溶液(3)Ca(OH)2溶液(4)饱和Na2CO3溶液.最终溶液中有白色沉淀的是( ) A (1)(2)(3)(4) B(2)(4) C(1) (2)(3) D(2)(3),B,第一节 无机非金属材料的主角 硅 （第2课时）,第四章 非金属及其化合物,二、硅酸盐,结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定,1、最简单的硅酸盐：硅酸钠（Na2SiO3) 其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。还可以作为矿物胶。,硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。,实验4-2,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,（制备木材防火剂的原料）,硅酸盐的丰富性和多样性（阅读P77）,科学视野,1）陶瓷：（传统硅酸盐陶瓷）,主要原料：粘土；经高温烧结而成。 日用器皿、建筑饰材、卫生洁具,2、硅酸盐工业,人面鱼纹盆,2）玻璃：,普通玻璃: 以纯碱 、石灰石和石英 为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。,(Na2CO3),（SiO2 ）,Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 主要成分： Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 （Na2OCaO6SiO2）,有关反应化学方程式：,高温,高温,3）水泥：,以黏土和石灰石为主要原料,经研磨、混合后在水泥回转炉中煅烧，再加入适量石膏，研磨稀粉就得到水泥。 石膏作用是调节水泥硬化速度。,具有特殊功能的含硅物质：,a、碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。,b、硅 钢 （铁合金） 导磁性良好，用作变压器铁芯。,硅橡胶：,分子筛：,具有均匀微孔结构的铝硅酸盐。,生物陶瓷,人造骨,科学视野,（阅读p79）,例如：Na2SiO3 : Na2OSiO2,Al2(Si2O5)(OH)4 ： Al2O32SiO22H2O,Ca(Al2Si3O10)3H2O KAlSi3O8,钙沸石,正长石,（高岭石）,3、硅酸盐组成的表示： 硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示。,CaOAl2O33SiO23H2O,K2OAl2O36SiO2,（活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水）,三. 硅单质(晶体硅是良好的半导体材料),1、硅的存在和状态：,(1)在自然界中硅元素只有化合态，无游离态； (2)与碳相似，单质硅也有晶体硅和无定型硅。,2、物理性质：,单质硅是灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔沸点较高。,3、化学性质：,不活泼,(1)常温下：, Si+4HF=SiF4+2H2, Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,注：与酸（除HF）不反应，其它氧化剂，如Cl2、O2、H2SO4、HNO3等常温下都不与硅起反应。,(2)加热时：与某些非金属反应。,Si+O2=SiO2,4、用途：半导体材料, Si+2F2=SiF4,5、工业制粗硅：,SiO2+2C=Si+2CO,高温,粗硅提纯：,Si+2Cl2=SiCl4,高温,SiCl4+2H2=Si+4HCl,高温,阅读: 硅的用途(P79P80),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,B,2下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是 ASiO2 +2C=Si+2CO BSiO2 +2NaOH=Na2SiO3+H2O CSiO2 +4HF=SiF4+2H2O DSiO2 +CaCO3=CaSiO3+CO2 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. HF氢氟酸 D. 碳酸钠溶液,B,C,4制造光导纤维的主要原料是 A晶体硅 B二氧化硅 C 石墨 D硅酸钠 5下列叙述正确的是 A自然界存在大量单质硅 BSiO2 与任何酸都不起反应 C光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传