化学：411《二氧化硅和硅酸》课件(1)(新人教必修1)

1、 1 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅 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 硅的硅的分布与存在分布与存在 l存在：没有游离态，只有化合态存在：没有游离态，只有化合态 l分布：自然界中分布广泛，在地分布：自然界中分布广泛，在地 壳中居第二位，仅次于氧。是构壳中居第二位，仅次于氧。是构 成矿物和岩石的基本元素。成矿物和岩石的基本元素。 SiSi 从原子角度认识硅原子从原子角度认识硅原子 C Si 既不易失去电子，也不易得到电子，既不易失去电子，也不易得到电子， 所以所以,硅的化学性质不活泼硅的化学性质不活泼,主要形成四主要形成四 价化合物价

2、化合物 思考：思考： 碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？ 碳和硅都是亲氧元素但是硅的亲氧能力更强碳和硅都是亲氧元素但是硅的亲氧能力更强 Si无单质状态无单质状态 化合态：硅的氧化物和硅酸盐化合态：硅的氧化物和硅酸盐 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) 二二 氧氧 化化 硅硅 存存 在在 无定形无定形硅藻土硅藻土 水晶水晶玛瑙玛瑙 结晶形（石英晶体结晶形（石英晶体） 水晶水晶 玛瑙玛瑙 每每1个个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原子，原子，Si在中心在中心,O在四个顶角在四个顶角. 同

3、时每同时每1个个O原子周围结合原子周围结合2个个Si原子相结合。原子相结合。 硅原子硅原子 SiO2四面体四面体 二氧化硅中硅原子与氧原子个数比为二氧化硅中硅原子与氧原子个数比为1:2,用用SiO2来表示来表示 二氧化硅的组成二氧化硅的组成,表示表示Si 与与O的原子个数比的原子个数比,不是分子式不是分子式,是是 化学式。化学式。 二二氧化硅的结构氧化硅的结构 （3 3）二氧化硅的用途）二氧化硅的用途 石英研钵石英研钵 光导纤维光导纤维 坩埚坩埚 水晶水晶 主主要作要作装饰、石英坩埚、光纤装饰、石英坩埚、光纤 水晶水晶 光学纤维胃镜光学纤维胃镜 石英、玛瑙石英、玛瑙 【思考与交流】 根据根据S

4、iOSiO2 2的存在和用途的存在和用途, ,请你分析以下问请你分析以下问 题题:SiO:SiO2 2具有哪些物理性质具有哪些物理性质? ?化学稳定性如何化学稳定性如何? ? 将你的认识写在下面的横线上将你的认识写在下面的横线上, ,并与同学交流。并与同学交流。 物理性质物理性质:_:_ 化学稳定性化学稳定性:_:_ 不溶于水不溶于水 硬度大硬度大 熔点高熔点高 很稳定很稳定 讨论讨论：初中学过的酸性氧初中学过的酸性氧 化物的通性包括哪些方面？化物的通性包括哪些方面？ （以（以CO2为例）为例） （4 4）SiOSiO2 2的化学性质的化学性质: : 酸性氧化物酸性氧化物 SiOSiO2 2

5、2NaOH = Na2NaOH = Na2 2SiOSiO3 3 H H2 2O O SiOSiO2 2 CaOCaO = CaSiO = CaSiO3 3 高温高温 SiO2 + 2OH = SiO3 2- + H2O 1、实验室盛装、实验室盛装NaOH 溶液的试剂瓶为什么溶液的试剂瓶为什么 用橡胶塞而不用玻璃用橡胶塞而不用玻璃 塞？塞？ NaOH溶液能与玻璃中的溶液能与玻璃中的SiO2反应生成反应生成 Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装，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。溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。 = 图图 4-6

6、 实验室盛放实验室盛放 NaOH溶液的试剂瓶溶液的试剂瓶 特性特性 SiOSiO2 24HF=SiF4HF=SiF4 42H2H2 2O O 氢氟酸（氢氟酸（HFHF） 是唯一能与是唯一能与 SiOSiO2 2反应的酸反应的酸 此反应常用于刻蚀玻璃。此反应常用于刻蚀玻璃。 3、某同学根据某同学根据氢氟氢氟 酸反应酸反应,推断推断 2、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？ HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不 能用能用 玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。 不正确。因为二氧化不正确。因为二氧化硅与氢硅与氢氟酸反氟酸反应生成

7、应生成 与盐反应： NaNa2 2COCO3 3 + SiO + SiO2 2 = Na = Na2 2SiOSiO3 3 + CO + CO2 2 CaCO CaCO3 3 + SiO + SiO2 2 = CaSiO = CaSiO3 3 + CO + CO2 2 高温高温 高温高温 弱氧化性：弱氧化性： SiOSiO2 2 + 2C = + 2C = Si + 2COSi + 2CO 高温高温 二氧化碳二氧化碳 二氧化硅二氧化硅 状态状态 物理性质物理性质 化化 学学 性性 质质 与水反应与水反应 与碱反应与碱反应 与碱性氧与碱性氧 化物反应化物反应 与酸反应与酸反应 用用 途途 CO2

8、+H2O=H2CO3 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2+Na2O=Na2CO3 CO2+CaO=CaCO3 不反应不反应 = 固固 态态 熔点低熔点低 气气 态态 熔点高、硬度大熔点高、硬度大 人工降雨，灭火等人工降雨，灭火等 装饰、石英坩埚、装饰、石英坩埚、光导纤维光导纤维 小结：小结：二二氧化硅的物理和化学性质氧化硅的物理和化学性质 高温高温 是一种白色胶状物质，是一种白色胶状物质， 溶解度很小。溶解度很小。 CO2H2OH2CO3 ，但是但是SiO2不能与不能与 水直接化合成水直接化合成H2SiO3，这是一个特性。这是一个特性。 思考：刚才讲到思考：刚才讲到SiOSiO2

9、 2不能直接和水不能直接和水 化合成化合成H H2 2SiOSiO3 3，那怎样制备那怎样制备H H2 2SiOSiO3 3呢？呢？ 实验实验4-14-1 （1）制）制取原理取原理：较强：较强酸酸制较弱制较弱酸酸 现象现象 结论结论 化学方化学方 程式程式 离子方离子方 程式程式 滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶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，同时有白色胶液红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产状物质产生生 a、Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性，b、可溶性硅酸、可溶性硅酸 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、先形、先形 成硅

10、酸溶胶，后形成硅酸凝胶，成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d、静置则、静置则 形成硅酸沉淀。形成硅酸沉淀。 Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3（胶体） （胶体） SiO32- + 2H+ = H2SiO3 （胶体）（胶体） （2 2）化学性质）化学性质: : 弱弱酸性：只能与强碱发生中和反应。酸性：只能与强碱发生中和反应。 H H2 2SiOSiO3 3 + 2NaOH = Na + 2NaOH = Na2 2SiOSiO3 3 + 2H + 2H2 2O O 不稳定：受热易分解。不稳定：受热易分解。 H H2 2SiOSiO3 3 = H = H2 2O + SiOO

11、+ SiO2 2 生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干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，称为燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶硅胶”。常常。常常 用用 做干燥剂。做干燥剂。 （3）用途 神奇的硅橡胶神奇的硅橡胶 改变我们的生活改变我们的生活 硅橡胶简介:硅橡胶是含有硅氧键（ Si-O ）的线 型高分子弹性体，因而具有很高的热稳定性。并 具有优异的耐臭氧老化、氧老化、光老化和天候 老化的性能，同时具有优良的电绝缘性能、防霉 性能和高透气性能，可以制作很多模型制品，如 各种 O 型圈、垫片、皮碗、油封、活门、减震器 及膜片等。由于硅橡胶具有生理惰性、无毒，与 其他材料无粘

12、着能力，并能经受多次蒸煮消毒的 特点，广泛用于医疗卫生和食品工业方面，如人 造心脏瓣膜、人造喉、人造血管、奶嘴和药瓶塞 等。作为各种电子管或电气元件的涂层、密封， 具有防潮、避尘、防震以及改进电性能的效果。 SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 用什么实验事实能够证明用什么实验事实能够证明 硅酸的酸性比碳酸弱？硅酸的酸性比碳酸弱？ 向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体，出现向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体，出现 白色浑浊，即用白色浑浊，即用H2CO3可制得可制得H2SiO3 ，可证明

13、，可证明 H2SiO3 的酸性比的酸性比H2CO3弱。（强酸制弱酸）弱。（强酸制弱酸） 二、硅酸盐 1、定义：、定义： 硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称 2、性质：、性质： 硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的 可溶性硅酸盐是可溶性硅酸盐是Na2SiO3，K2SiO3。 。 3、表示方法：、表示方法： （1）化学式法：）化学式法： 适用于简单的硅酸盐如：适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3，K2SiO3、 CaSiO3等。等。 活泼金属氧化物活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅

14、二氧化硅 水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其 他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。 硅酸钠：硅酸钠： NaNa2 2SiOSiO3 3 Na Na2 2OSiOOSiO2 2 硅酸钙：硅酸钙： CaSiOCaSiO3 3 CaOSiO CaOSiO2 2 高岭石：高岭石：AlAl2 2(Si(Si2 2O O5 5)(OH)(OH)4 4 Al Al2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O 正长石：正长石：KAlSiOKAlSiO3 3不能写不能写 K K2 2OAlOAl2 2O

15、 O3 33SiO3SiO2 2， 应写成应写成K K2 2OAlOAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2 （2）氧化物法：）氧化物法： 4、硅酸盐在自然界的转化、硅酸盐在自然界的转化 硅酸盐矿石长期受到空气中的二氧化硅酸盐矿石长期受到空气中的二氧化 碳和水的侵蚀后碳和水的侵蚀后,逐渐风化分解逐渐风化分解,生成的可生成的可 溶物质随雨水流入江河、海洋，留下大溶物质随雨水流入江河、海洋，留下大 量的黏土形成土壤胶体，因其表面积巨量的黏土形成土壤胶体，因其表面积巨 大且一般带负电，能吸收大且一般带负电，能吸收NH4+，K+等等营营 养离子，从而具有保肥能力。养离子，从而具有保肥能力。 硅酸盐

16、是如何具有保肥能力的？硅酸盐是如何具有保肥能力的？ 5、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3） 硅酸钠是白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水硅酸钠是白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水 玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，是玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，是 一种一种矿物胶矿物胶，黏性很强，可以作，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防黏胶剂和木材防 火剂。火剂。阅读课本阅读课本P77并并 探究实验探究实验4-2 放入蒸馏水放入硅酸钠饱和溶液 现 象 结 论 水分蒸发后燃烧水分蒸发后燃烧 水分蒸干后不燃烧水分蒸干后不燃烧 硅酸钠能防火硅酸钠能防火 水不能防火水不能防火 （1）、硅酸钠的物理性质）、

17、硅酸钠的物理性质 硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什 么现象？为什么？么现象？为什么？ 硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白 色浑浊。因为发生下列反应：色浑浊。因为发生下列反应： （2）硅）硅酸钠化学性质酸钠化学性质 硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃 烧，不易被腐蚀，热稳定性好。烧，不易被腐蚀，热稳定性好。 Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3 （3）用）用途途 可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的 黏合剂和木材、织物的防腐剂及防火剂黏合剂和木材、织物

18、的防腐剂及防火剂 与盐反应与盐反应 与酸反应与酸反应 Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3 CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3 +2NaCl 你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗 湘乡水泥厂 水泥是一种非常重要的建筑材料。水泥是一种非常重要的建筑材料。 万丈高楼平地起，穿针引线是水泥。万丈高楼平地起，穿针引线是水泥。 三三. .硅酸盐工业硅酸盐工业 （1）玻璃： 普通玻璃普通玻璃: :以纯碱以纯碱(Na(Na2 2COCO3 3) )、石灰石和石英、石灰石和石英 (SiO(SiO2 2) )为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔为原料，经混

19、合、粉碎，在玻璃窑中熔 融制得。融制得。 有关反应的化学方程式：有关反应的化学方程式： NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2 = Na = Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2= CaSiO= CaSiO3 3+CO+CO2 2 主要成分：主要成分： NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiOSiO2 2 (Na(Na2 2O O CaOCaO 6SiO6SiO2 2) ) （2 2）水泥：）水泥： 以黏土和石灰石为主要原料以黏土和石灰石为主要原料 经研磨、混合后在经研磨、混合后在 水泥回转窑中煅烧

20、，水泥回转窑中煅烧， 再加入适量石膏，研再加入适量石膏，研 成细粉就得到水泥。成细粉就得到水泥。 石膏的作用是调节石膏的作用是调节 水泥硬化速度。水泥硬化速度。 （3 3）传统硅酸盐陶瓷传统硅酸盐陶瓷： 传统硅酸盐陶瓷是以传统硅酸盐陶瓷是以黏土为原料，经黏土为原料，经 高温烧结而成。日常生活中常见的陶瓷有高温烧结而成。日常生活中常见的陶瓷有 日用器皿、建筑饰材、卫生洁具等。日用器皿、建筑饰材、卫生洁具等。 瓷器是中华文明的象征。在许多 拉丁语系国家中，“瓷器”和 “中国”都以“CHINA”用同 一字母拼音表示。 我国素有“瓷都”之称的地方 江西景德镇。 江西景德镇所烧制的薄胎瓷 器被誉为：“洁

21、如玉、明如镜、 薄如纸、声如罄。” （4 4）具有特殊功能的含硅物质：）具有特殊功能的含硅物质： 碳化硅碳化硅 （SiCSiC俗称金刚砂），具有俗称金刚砂），具有 金刚石的结构。硬度很大，用金刚石的结构。硬度很大，用 作砂纸、砂轮的磨料。作砂纸、砂轮的磨料。 硅钢硅钢 （铁合金）导磁性良好，（铁合金）导磁性良好， 用作变压器铁芯。用作变压器铁芯。 硅橡胶硅橡胶 最好的既耐高温又最好的既耐高温又 耐低温的橡胶。耐低温的橡胶。 分子筛分子筛 具有均匀微孔结构具有均匀微孔结构 的铝硅酸盐。的铝硅酸盐。 新型无机非金属材料：新型无机非金属材料： 新型陶瓷新型陶瓷 高温结构陶瓷、压电陶瓷高温结构陶瓷、压

22、电陶瓷 透明陶瓷、超导陶瓷等透明陶瓷、超导陶瓷等 新型无机非金属材料： 1、新型无机非金属材料的特征： （1）耐高温、强度高； （2）具有电学性质； （3）具有光学性质； （4）具有生物功能； 2 2、结构材料、结构材料高温结构陶瓷：高温结构陶瓷： (1)(1)氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷( (人造刚玉人造刚玉) )： 氧化铝透 明陶瓷管 氧化铝陶瓷制品 高压钠灯的灯管就是用氧化铝陶 瓷制作的。高压钠灯是发光效率很 高的一种电光源，光色金白，在它 的灯光下看物清晰，不刺眼。平均 寿命长达1万小时2万小时，比高 压汞灯寿命长2倍，是白炽灯手民能 够的10倍，是目前寿命最长的灯。 生生 物物 陶陶 瓷瓷 结构陶瓷结构陶瓷 氧化铝氧化铝(Al2O3)陶瓷陶瓷氮化硅氮化硅(Si3N4)陶瓷陶瓷 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（合物不具有的性质是（ ） A.熔点很高熔点很高 B.与水反应生成对应的酸与水反应生成对应的酸 C.可与烧碱反应生成盐可与烧碱反应生成盐 D.坚硬坚硬 2.要除去要除去SiO2中混有的少量中混有的少量CaO杂质，最适宜的杂质，最适宜的 试剂是（试剂是（ ） A.纯碱溶液纯碱溶液 B.盐酸盐酸 C.硫酸硫酸 D.苛性钠溶液苛性钠