无机非金属材料的主角-硅1PPT学习教案

1、会计学1 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角-硅硅1 学习目标：学习目标： 1、了解硅元素在自然界的存在、了解硅元素在自然界的存在 ，硅的原子结构及性质。，硅的原子结构及性质。 2、了解二氧化硅的存在、性质、了解二氧化硅的存在、性质 和重要用途。和重要用途。 重点：重点： SiO2的性质。的性质。 难点：难点：SiO2的结构。的结构。 第1页/共28页 1、Si在自然界中的存在形态：在自然界中的存在形态： 阅读后小结：阅读后小结： 2、Si在自然界中的存在形式：在自然界中的存在形式： 3、Si在周期表中位于：在周期表中位于： 4、C、Si原子的最外电子层上有原子的最外电子层上有4个电子（

2、个电子（ 画出画出C、Si原子的结构简图），其原子既难原子的结构简图），其原子既难 失去电子又难得到电子（难于形成阴、阳失去电子又难得到电子（难于形成阴、阳 离子），离子），主要主要形成形成4价的化合物。价的化合物。 SiO2和和硅酸盐硅酸盐 C：2、4、4 Si：4、4 化合态化合态 5、主要化合价、主要化合价 第第IVA族第族第3周期周期。 第2页/共28页 一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸 1、二氧化硅（、二氧化硅（SiO2 ） (1)存在：存在： 结晶形：石英结晶形：石英 无定形无定形 水晶水晶 玛瑙玛瑙 (2) SiO2晶体是具有晶体是具有正四面体结构正四面体结构的立体的立体 网

3、状结构的晶体网状结构的晶体。 SiO2不是不是分子式分子式，是，是化化 学式学式，表示二氧化硅晶体中硅氧原子的个，表示二氧化硅晶体中硅氧原子的个 数比。数比。 (3)、 SiO2物理性质：物理性质： SiO2是一是一坚硬难熔坚硬难熔的的 固体不溶于水，纯净的二氧化硅无色透明。固体不溶于水，纯净的二氧化硅无色透明。 硅石（硅石（12%） （用途广泛）（用途广泛） 第3页/共28页 (4) 、SiO2的化学性质很稳定的化学性质很稳定 是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。 高温高温 a 、不能与水化合、不能与水化合 b、与碱性氧化物化合：、与碱性氧化物化合：SiO

4、2+CaO CaSiO3 SiO2+Na2O Na2SiO3 C、与碱反应：、与碱反应：SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O 注意：注意：盛盛碱溶液碱溶液的试剂瓶一般用的试剂瓶一般用橡胶塞橡胶塞，不能，不能 用用 玻璃塞玻璃塞。为什么？为什么？ 高温高温 与与HF反应：反应：SiO2+4HF SiF4+2H2O 注意：注意：一般用一般用塑料试剂瓶塑料试剂瓶盛盛氢氟酸氢氟酸，不能用，不能用玻璃玻璃 试剂瓶试剂瓶。为什么？为什么？（用于雕刻玻璃）（用于雕刻玻璃） 第4页/共28页 弱氧化性：弱氧化性：SiO2 + 2C Si + 2CO 高温高温 Si + C SiC（金刚砂金刚砂） 高温

5、高温 SiO2 + 3C SiC + 2CO 高温高温 SiO2 + 2Mg Si+ 2MgO 高温高温 SiO2 + 4Mg Mg2Si + 2MgO 高温高温 与与Na2CO3等反应：等反应： SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 高温高温 高温高温 第5页/共28页 制光导纤维、石英玻璃、石英钟制光导纤维、石英玻璃、石英钟 表等；制造电子工业中的重要部件、光表等；制造电子工业中的重要部件、光 学仪器、高级工艺品、眼镜片、精密仪学仪器、高级工艺品、眼镜片、精密仪 器、轴承、耐磨器皿等；制作装饰品。器、轴承、耐磨器皿等；制

6、作装饰品。 （5）、）、SiO2的用途与危害：的用途与危害： 在隧道开凿，石英粉加工等工在隧道开凿，石英粉加工等工 作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘， 人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会 患硅肺病（旧称矽肺）。患硅肺病（旧称矽肺）。 危害：危害： 用途：用途： 第6页/共28页 第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物 第一节第一节 无机非金属材料无机非金属材料 的主角的主角硅（硅（2） 占地壳质量的占地壳质量的90%以上以上 地球生物生存的根基地球生物生存的根基硅酸盐、空气、水、阳光硅酸盐、空气、水、阳光 第7页/共2

7、8页 1、了解硅酸、硅酸盐的主要性质和、了解硅酸、硅酸盐的主要性质和 用途，学习用实验探究物质性质的方用途，学习用实验探究物质性质的方 法。法。 2、了解材料发展的历史与前景，认、了解材料发展的历史与前景，认 识化学在材料科学中的重要地位，培识化学在材料科学中的重要地位，培 养学习化学的兴趣。养学习化学的兴趣。 重点：重点：硅酸、硅酸盐的主要性质和用硅酸、硅酸盐的主要性质和用 途途 难点：难点：硅酸盐的组成硅酸盐的组成 学习目标：学习目标： 第8页/共28页 二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅 化学式化学式 化学式的化学式的 意义意义 通常状况通常状况 下的状态下的状态 硬度硬度 水溶性水溶性

8、熔沸点熔沸点 二氧化硅和二氧化碳的比较二氧化硅和二氧化碳的比较 CO2SiO2 表示二氧化碳表示二氧化碳 分子及其组成分子及其组成 表示二氧化硅晶体表示二氧化硅晶体 中硅氧原子个数比中硅氧原子个数比 气态气态 固态固态 很小很小很大很大 可溶于水可溶于水不溶于水不溶于水 很低很低很高很高 第9页/共28页 二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅 稳定性稳定性 与水与水 反应反应 与碱性氧与碱性氧 化物反应化物反应 与碱与碱 反应反应 与与HF 反应反应 高温高温 稳定稳定很稳定很稳定 CO2+H2O=H2CO3不反应不反应 CO2+CaO = CaCO3SiO2+CaO = CaSiO3 CO2+2

9、NaOH = Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O 不反应不反应 SiO2+4HF = SiF4+2H2O 化学性质化学性质 第10页/共28页 二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅 弱氧弱氧 化性化性 与碳与碳 酸钠酸钠 等反等反 应应 高温高温 SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2 高温高温 高温高温 CO2 + C = 2CO 高温高温 SiO2 + 2C = Si + 2CO CO2+H2O+Na2CO3 =2NaHCO3 CO2 +H2O+ CaCO3 = Ca（HCO3）2

10、第11页/共28页 2、硅酸（、硅酸（H2SiO3） H2SiO3是是SiO2的对应水化物（的对应水化物（ SiO2 是是 H2SiO3的的酸酐酸酐），是一种不溶性酸，是一），是一种不溶性酸，是一 种白色固体，其酸性比种白色固体，其酸性比H2CO3还弱。还弱。 （1）制法）制法可溶性硅酸盐与酸反应：可溶性硅酸盐与酸反应： 现象现象 结论结论 化学方化学方 程式程式 滴入酚酞后溶液变为滴入酚酞后溶液变为红红色，再滴入稀盐酸，溶色，再滴入稀盐酸，溶 液液红红色变色变浅浅至至无无色，同时有色，同时有白白色胶状沉淀产生色胶状沉淀产生 a、Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性，b、可溶性硅酸、可溶性硅酸

11、 盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先、先 形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d、静置、静置 则形成硅酸沉淀。则形成硅酸沉淀。 实验实验4-1 Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 第12页/共28页 （2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O （3）不稳定（比）不稳定（比H2CO3稳定），受热易稳定），受热易 分解分解 用用H2CO3可制得可制得H2SiO3 ，可证明，可证明 H2SiO3 的酸性比的酸性比H2CO

12、3弱。弱。 SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 SiO32- + 2H+ = H2SiO3 Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 H2SiO3 = H2O + SiO2 第13页/共28页 3、硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3），俗名叫），俗名叫泡花碱泡花碱，白色固，白色固 体，易溶体，易溶 于水，其于水，其水溶液水溶液俗名叫俗名叫水玻璃水玻璃。 2、结构复杂结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定，一般不溶于水，化学性质很稳定 1、由硅、氧和金属元素组成的化合物

13、的由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称总称。 二、硅酸盐二、硅酸盐 实验实验4-2放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液 现象现象 结论结论 先变干，后燃烧先变干，后燃烧仅变干，不燃烧仅变干，不燃烧 Na2SiO3溶液可作木溶液可作木 材、纸张的防火剂材、纸张的防火剂 水玻璃水玻璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易 被腐蚀，热稳定性强。可用作肥皂填料，木材、被腐蚀，热稳定性强。可用作肥皂填料，木材、 织物的防腐剂和防火剂，建筑、纸张的黏胶剂。织物的防腐剂和防火剂，建筑、纸张的黏胶剂。 第14页/共28页 （2）氧化物化学式法：）氧化物化学式法：

14、 金属氧化物金属氧化物（低价（低价高价）高价）二氧化硅二氧化硅水水 （1）盐化学式法：）盐化学式法： 如：如：Na2SiO3、 、CaSiO3、K2SiO3 等 等 4、硅酸盐组成的表示方法：、硅酸盐组成的表示方法： 滑滑 石：石：3MgO4SiO2H2O 云云 母：母：K2O3Al2O36SiO22H2O 沸沸 石：石：Na2OAl2O33SiO22H2O 石石 棉：棉：3MgOCaO4SiO2 高岭石（黏土）：高岭石（黏土）：Al2O32SiO22H2O 如：如： 能表能表 示成示成 盐的盐的 形式形式 吗？吗？ 第15页/共28页 5、土壤胶体的形成、特点和应用：、土壤胶体的形成、特点和

15、应用： （阅读上段（阅读上段P.72） 6、重要的无机非金属材料：重要的无机非金属材料： （1）传统硅酸盐材料传统硅酸盐材料 ：陶瓷、玻璃、水泥：陶瓷、玻璃、水泥 （2）新型无机非金属材料：新型陶瓷、光新型无机非金属材料：新型陶瓷、光 导纤维导纤维阅读阅读P.73科学视野科学视野 （3）其它：其它：见见P.73 第16页/共28页 0.8mol/L 第17页/共28页 第四章第四章 非金属及其非金属及其化合物化合物 第一节第一节 无机非金属材料的无机非金属材料的 主角主角硅硅 （第三课时）（第三课时） 第18页/共28页 学习目标：学习目标： 1、了解硅元素在自然界中的存在、了解硅元素在自然界

16、中的存在 2、硅单质的结构、主要性质和用途，、硅单质的结构、主要性质和用途， 认识硅单质在信息技术中的重要作用。认识硅单质在信息技术中的重要作用。 3、认识化学在材料科学中的重要地位、认识化学在材料科学中的重要地位 ，培养学习化学的兴趣。，培养学习化学的兴趣。 重点：重点：硅单质的主要性质和用途硅单质的主要性质和用途 难点：难点：晶体硅的结构晶体硅的结构 第19页/共28页 （2）氧化物化学式法：）氧化物化学式法： 金属氧化物金属氧化物（低价（低价高价）高价）二氧化硅二氧化硅水水 （1）盐化学式法：）盐化学式法： 如：如：Na2SiO3、 、CaSiO3、K2SiO3 等 等 复习：硅酸盐组成

17、的表示方法：复习：硅酸盐组成的表示方法： 滑滑 石：石：3MgO4SiO2H2O 云云 母：母：K2O3Al2O36SiO22H2O 沸沸 石：石：Na2OAl2O33SiO22H2O 石石 棉：棉：3MgOCaO4SiO2 高岭石（黏土）：高岭石（黏土）：Al2O32SiO22H2O 如：如： 第20页/共28页 粗硅的制取：粗硅的制取：SiO2 + 2C Si + 2CO 高温高温 高纯硅的制取：高纯硅的制取： Si（粗）（粗）+ 2Cl2 SiCl4 SiCl4 + 2H2 Si（高纯） （高纯）+ 4HCl 高温高温 高温高温 第21页/共28页 1、晶体结构、晶体结构 三、硅单质三、

18、硅单质 硅单质有硅单质有晶体晶体和和无定形无定形两种，两种，晶体硅晶体硅 的结构跟的结构跟金刚石金刚石相似，都是具有相似，都是具有正四面体正四面体 结构结构的的立体网状结构立体网状结构的晶体。的晶体。 第22页/共28页 3、化学性质、化学性质 常温下，硅的化学性质很稳定，除常温下，硅的化学性质很稳定，除 F2、HF和强碱外，硅不跟其它物质（如和强碱外，硅不跟其它物质（如 O2、 、Cl2、H2SO4、HNO3等 等 ）反应。 ）反应。 晶体硅是带有晶体硅是带有金属光泽金属光泽、灰黑色灰黑色、 硬硬而而脆脆的的固体固体，熔、沸点高熔、沸点高，导电性介，导电性介 于导体和绝缘体之间，是良好的于导体和绝缘体之间，是良好的半导体半导体 材料材料。 2、物理性质、物理性质 （1）常温下能发生的反应）常温下能发生的反应 Si+2F2= SiF4