人教版高一化学必修一无机非金属材料的主角-----硅

1、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 硅硅硅的氧化物及硅酸盐硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的约占地壳总量的90%以上。以上。 从原子角度认识硅原子从原子角度认识硅原子CSi碳是构成有机物的主要元素碳是构成有机物的主要元素,硅和碳一样硅和碳一样,最外层电子数都为最外层电子数都为4，其原子其原子既不易失去又不易得到电子既不易失去又不易得到电子,主要形成主要形成四价四价的化合物的化合物.第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学梳理导引梳理导引1硅元素的存在和硅原子的结构硅元素的存在和硅原子的

2、结构在自然界中硅全部以在自然界中硅全部以_态存在，硅是构成态存在，硅是构成_和许多矿物的基本元素，在地壳中的含量仅次于和许多矿物的基本元素，在地壳中的含量仅次于_，达到，达到_。 _和和_ 是硅的是硅的主要存在形式。主要存在形式。化合化合岩石岩石氧氧26.3%硅的氧化物硅的氧化物硅酸盐硅酸盐一、二氧化硅一、二氧化硅1.存在存在地球上存在的二氧化硅叫地球上存在的二氧化硅叫 ，约占地壳总质量，约占地壳总质量的的 ；其存在形态有；其存在形态有 和和 两大类。两大类。12%硅石硅石结晶形结晶形无定形无定形硅硅石石结晶形结晶形（石英石英）无定形（无定形（硅硅藻土藻土） 水晶（水晶（无色透明无色透明） 玛

3、瑙（玛瑙（彩色条纹彩色条纹） 沙子沙子水水晶晶玛瑙玛瑙一、二氧化硅一、二氧化硅2.结构结构SiO二氧化硅晶体结构二氧化硅晶体结构基本结构单元基本结构单元SiO2晶体的基本结构单元呈晶体的基本结构单元呈 形，每个形，每个Si原子周围原子周围结合结合 个个O，每个，每个O原子跟原子跟 个个Si相结合，相结合，Si与与O原子原子按按 的比例组成的比例组成 的晶体。的晶体。四面体四面体421：2立体网状立体网状用用SiOSiO2 2来表示二氧化硅的组成来表示二氧化硅的组成, ,表示表示O O与与SiSi的原子个数比的原子个数比, ,不是分子式是化学式，晶体中不存在单个不是分子式是化学式，晶体中不存在单

4、个SiOSiO2 2分子。分子。一、二氧化硅一、二氧化硅3.应用应用SiO2的的网状结构网状结构决定它具决定它具有优良的物理化学性能，加上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着在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用着水晶制品水晶制品玛瑙制品玛瑙制品饰饰品品二氧化硅的用途二氧化硅的用途光学纤维胃镜光学纤维胃镜一、二氧化硅一、二氧化硅4.物理性质：物理性质： .根据根据SiOSiO2 2的存在和应用，请你分析以下问题：的存在和应用，请你分析以下问题：SiOSiO2 2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？具有哪些物理性质？化学稳定性如何？ 课

5、本课本P76P765.化学稳定质：化学稳定质： .硬度大，熔沸点高，不溶于水硬度大，熔沸点高，不溶于水很稳定很稳定【 讨论讨论 】为什么实验室中盛放碱液的试为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？( (玻璃中含玻璃中含有有SiOSiO2 2) )二氧化硅是坚硬、难熔的固体，二氧化硅是坚硬、难熔的固体，_溶于水，溶于水，不导电不导电，纯净纯净的二氧化硅晶体的二氧化硅晶体无色透明无色透明。不不一、二氧化硅一、二氧化硅5.化学性质化学性质： = 是是 性氧化物性氧化物不能与水反应不能与水反应注意：保存碱性试剂只能用橡皮塞，酸性试剂用注意：保存碱性试剂只能用橡皮塞

6、，酸性试剂用玻璃塞玻璃塞俗称水玻璃，俗称水玻璃，我是粘结剂我是粘结剂哦哦酸酸一、二氧化硅一、二氧化硅 与酸只与与酸只与HF反应反应（特性）（特性）SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O此反应可用于工此反应可用于工艺上雕刻玻璃，艺上雕刻玻璃，保存氢氟酸只能保存氢氟酸只能用塑料瓶用塑料瓶二氧化硅既能与氢氧化钠反应又能与二氧化硅既能与氢氧化钠反应又能与氢氟酸反应，能否说二氧化硅是两性氢氟酸反应，能否说二氧化硅是两性氧化物？氧化物？ 化学式化学式 二氧化碳二氧化碳 CO2二氧化硅二氧化硅 SiO2 状状 态态 熔沸点熔沸点 硬度硬度水水 溶溶 性性化化学学性性质质与与 酸酸 用用 途途与水反

7、应与水反应与碱性氧化物与碱性氧化物反应反应与碱反应与碱反应CO2 + H2O = H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3不能反应不能反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O只与氢氟酸反应只与氢氟酸反应气气 态态固固 态态熔沸很低熔沸很低熔点高，硬度大熔点高，硬度大 能溶于水能溶于水不溶于水不溶于水人工降雨，灭火人工降雨，灭火,饮料等饮料等光纤等光纤等二氧化碳与二氧化硅比较二氧化碳与二氧化硅比较二、硅酸二、硅酸1.1.硅酸的制备硅酸的制备方案方案1：利用：利用SiO2与水反应制取与水反应制取方案方案2：强酸制弱酸：强酸制弱酸提示提示：酸性：酸性：

8、HCIH2CO3H2SiO3发散思维：硅和碳同一主族，都为发散思维：硅和碳同一主族，都为+4价，碳酸价，碳酸制取与硅酸制取应有一定相似之处制取与硅酸制取应有一定相似之处 Na2SiO3溶液呈溶液呈 性，性，硅酸是一种硅酸是一种 滴加酚酞试液后溶滴加酚酞试液后溶液呈液呈 色色,滴加滴加稀盐酸后溶液变为稀盐酸后溶液变为无色无色,有有 结论结论实验现象实验现象实验操作实验操作NaNa2SiOSiO3溶液与盐酸和反应的化学方程式：溶液与盐酸和反应的化学方程式： ；红红碱碱白色的胶状沉淀生成白色的胶状沉淀生成Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl不溶于水的白不溶于水的白色固体色固体二、

9、硅酸二、硅酸1.1.硅酸的制备硅酸的制备 NaNa2SiOSiO3溶液与溶液与COCO2反应的化学方程式：反应的化学方程式： 说明说明 酸性酸性: :碳酸比硅酸碳酸比硅酸强强Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+ H2SiO3二、硅酸二、硅酸1.1.制备制备Na2SiO3 + 2HCl=H2SiO3 +NaCl2.物理性质物理性质白色的不溶于水的固体白色的不溶于水的固体3.化学性质化学性质极弱酸性，比碳酸还弱，不能使指示剂变色极弱酸性，比碳酸还弱，不能使指示剂变色不稳定性不稳定性 H2SiO3 SiO2 +H2O 干燥硅胶干燥硅胶 湿硅胶湿硅胶生成的硅酸逐渐聚合而形成生成的硅酸逐渐聚合

10、而形成 ，经干燥脱，经干燥脱水就形成水就形成 ，称为，称为 。常常用。常常用做干燥剂。做干燥剂。硅酸用途硅酸用途硅酸干胶硅酸干胶“硅胶硅胶”硅酸溶胶硅酸溶胶-1-二、硅酸盐二、硅酸盐1、定义：、定义：硅酸盐硅酸盐:由由 、 、 元元素组成的化合物的总称素组成的化合物的总称 2、性质：、性质：硅酸盐种类很多，硅酸盐种类很多，大多数大多数 于水于水，最常见的，最常见的可溶性硅酸盐是可溶性硅酸盐是Na2SiO3，Ka2SiO33、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。硅硅氧氧 金属金属难溶难

11、溶第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学(2)硅酸盐组成的表示方法：硅酸盐的种类多、硅酸盐组成的表示方法：硅酸盐的种类多、结构复杂，其组成的表示方法有两种。结构复杂，其组成的表示方法有两种。盐化学式法盐化学式法：如硅酸钠：如硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙、硅酸钙(CaSiO3)，一般适用于组成较简单的硅酸盐。，一般适用于组成较简单的硅酸盐。氧化物法氧化物法：如硅酸钠：如硅酸钠 (Na2OSiO2)、石棉石棉 (CaO3MgO4SiO2)、黏土的主要成分黏土的主要成分 (Al2O32SiO22H2O)。-1-5、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3）硅酸钠是硅酸钠是白色固体白色固

12、体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种又称泡花碱，是一种无色粘稠无色粘稠的液体，是一种矿物胶，的液体，是一种矿物胶，黏性很强，可以作黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。黏胶剂和木材防火剂。放入蒸馏水放入蒸馏水放入硅酸钠饱和溶液放入硅酸钠饱和溶液 现现 象象 结结 论论 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硅酸钠耐高温，耐高温，能防能防火，火，不能燃烧不能燃烧水加热下易蒸发水加热下易蒸发（1）、硅酸钠的物理性质）、硅酸钠的物理性质课本课本P77实验实验4-2-1-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

13、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色浑浊。因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：为发生下列反应：（2）硅酸钠化学性质）硅酸钠化学性质 硅酸钠的化学性质硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧，相对稳定，不能燃烧， 不易被腐蚀，热稳定性好不易被腐蚀，热稳定性好。Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3下列关于水玻璃的性质和用途叙述错误的是下列关于水玻璃的性质和用途叙述错误的是()A水玻璃是硅酸钠的水溶液，是混合物水玻璃是硅酸钠的水溶液，是混合物B在建筑工地上可用作黏合剂在建筑工地上可用作黏合剂C木条或滤纸条浸过水玻璃后，具有防腐木条或滤

14、纸条浸过水玻璃后，具有防腐蚀性能且不易着火蚀性能且不易着火D水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质变质【答案答案】D【解析解析】水玻璃在空气中容易吸收空气水玻璃在空气中容易吸收空气中的中的CO2，生成，生成H2SiO3而变质。而变质。 -1-4、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碳和水的硅酸盐矿石长期受到空气中的二氧化碳和水的侵蚀后侵蚀后,逐渐风化分解逐渐风化分解,生成的可溶物质随雨水流入生成的可溶物质随雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤胶体土壤胶体，因，因其表面巨大且一般其表面巨

15、大且一般带负电，能吸收带负电，能吸收NH4+，K等营养等营养离子，从而具有保肥能力。离子，从而具有保肥能力。硅酸盐是如何具有保肥能力的？硅酸盐是如何具有保肥能力的？第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学细品教材细品教材1传统的硅酸盐产品传统的硅酸盐产品陶瓷、玻璃和水泥陶瓷、玻璃和水泥是是构成现代生活要素的最重要构成现代生活要素的最重要的无机非金属材料，它们都是以黏土等硅酸盐和其他的无机非金属材料，它们都是以黏土等硅酸盐和其他无机原料在高温下加工而成的具有一些优良性能的工无机原料在高温下加工而成的具有一些优良性能的工业产品。业产品。(1)水泥中加水泥中加石膏石膏的作用是调节水泥

16、的硬化速度。的作用是调节水泥的硬化速度。(2)水泥砂浆是水泥、沙子和水的混合物，水泥、水泥砂浆是水泥、沙子和水的混合物，水泥、沙子和碎石、水混合成沙子和碎石、水混合成混凝土混凝土，与钢筋混合在一起就，与钢筋混合在一起就是是钢筋混凝土。钢筋混凝土。第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学(3)制造玻璃的原料中，石英是过量的，所以制造玻璃的原料中，石英是过量的，所以普通玻璃普通玻璃是是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2按按1 1 4比比例混合在一起得到的物质，因此其成分表示为例混合在一起得到的物质，因此其成分表示为Na2OCaO6SiO2。而。而石英玻璃石英玻璃的成分就是的成分

17、就是SiO2。(4)玻璃不属于晶体，没有固定的熔点，只在玻璃不属于晶体，没有固定的熔点，只在一定范围内软化后熔化，称为玻璃态物质。一定范围内软化后熔化，称为玻璃态物质。 第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学特别提示：特别提示：普通玻璃普通玻璃：呈淡绿色，含二价：呈淡绿色，含二价铁。铁。有色玻璃有色玻璃：蓝色玻璃是普通玻璃中加入了：蓝色玻璃是普通玻璃中加入了Co2O3，红色玻璃是加入，红色玻璃是加入Cu2O。变色玻璃变色玻璃：普：普通玻璃中加入了通玻璃中加入了AgI、AgBr等。等。光学玻璃光学玻璃：普：普通玻璃中加入通玻璃中加入PbO2。钢化玻璃钢化玻璃：经普通玻璃：经普通

18、玻璃熔化后快速冷却制成，与普通玻璃的成分相同。熔化后快速冷却制成，与普通玻璃的成分相同。石英玻璃石英玻璃：石英熔化制成。：石英熔化制成。第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学2新型陶瓷新型陶瓷如高温结构陶瓷如高温结构陶瓷(工程陶瓷工程陶瓷)、压电陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷和超导陶瓷等，都是人们在继承传透明陶瓷和超导陶瓷等，都是人们在继承传统硅酸盐陶瓷的基础上发展创新，研制出的统硅酸盐陶瓷的基础上发展创新，研制出的组成各异、性能独特的新型陶瓷。组成各异、性能独特的新型陶瓷。3其他特殊功能的含硅物质其他特殊功能的含硅物质如碳化硅如碳化硅(SiC，俗称金刚砂，俗称金刚砂)、硅橡胶、硅

19、橡胶、分子筛等。分子筛等。第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学4无机非金属材料包括了无机非金属材料包括了传统传统无机无机非金属材料和非金属材料和新型新型无机非金属材料两大无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指类。传统无机非金属材料是指陶瓷、水陶瓷、水泥、玻璃等泥、玻璃等硅酸盐产品；新型陶瓷如高硅酸盐产品；新型陶瓷如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷、透温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等。明陶瓷、超导陶瓷等。-1-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 -1-5、硅酸盐工业产品、硅酸盐工业产品传统硅酸盐工业三大产品有：传统硅酸盐

20、工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥玻璃、陶瓷、水泥。练习练习1.下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品B.水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2C.SiO2很稳定，与所有的酸都不反应很稳定，与所有的酸都不反应D.将石棉（将石棉（CaMg3Si4O12）化学式改写成氧化物）化学式改写成氧化物的形式：的形式：3(MgOCaO)4SiO2A第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学细品教材细品教材1物理性质和重要用途物理性质和重要用途硅有硅有 和和 两种同素异形体。晶体硅是两种同素

21、异形体。晶体硅是灰黑灰黑色、有色、有 固体，固体， 很高，很高，硬度硬度大。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好大。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的的 材料。材料。晶体硅的用途广泛。晶体硅可以用来制晶体硅的用途广泛。晶体硅可以用来制造造 ，同时，同时 是各种计算机、微是各种计算机、微电子产品的核心。电子产品的核心。 晶体硅晶体硅无定形硅无定形硅金属光泽硬而脆的金属光泽硬而脆的熔点、沸点熔点、沸点半导体半导体晶体管和光电池晶体管和光电池硅芯片硅芯片5.用途用途 晶体硅的导电性介于导体和半导体之间晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是是良好的良好的半导体材料半导体材料,硅是信息技

22、术的关键材料硅是信息技术的关键材料硅太阳能电池硅太阳能电池电脑的中央处理器（电脑的中央处理器（CPU）三、硅单质三、硅单质1、存在：硅有晶体硅和无定形硅两种。、存在：硅有晶体硅和无定形硅两种。2、物理性质：物理性质：晶体硅的结构类似于金刚石，晶体硅的结构类似于金刚石，熔点熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。和沸点都很高，硬度大。3、化学、化学性质：性质：常温下硅单质的化学性质不活泼常温下硅单质的化学性质不活泼导电性介于导体和绝缘体之间。导电性介于导体和绝缘体之间。Si + O2 = SiO2-1-在高温条件下，单质硅能与在高温条件下，单质硅能与O2和和Cl2等非金属等非金属单质反应。单质反应

23、。常温下化学性质不活泼，只能跟常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和和 NaOH溶液反应。溶液反应。Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2SiO2 SiO24、制法、制法SiO2 + 2C = Si + 2CO高温高温硅单质-1-工业上，用焦炭在高温下还原石英砂可制得粗硅工业上，用焦炭在高温下还原石英砂可制得粗硅 SiO22CSi(粗粗)2CO ，Si(粗粗)2Cl2SiCl4 ，SiCl42H2Si(纯纯)4HCl。根据以上反应回答下列问题根据以上反应回答下列问题：（1）反应中焦炭做（）反应中焦炭做（ ）A.还原剂还原剂 B.氧化剂氧化剂 C

24、.二者都不是二者都不是（2）反应）反应 属于（属于（ ），反应），反应 属于（属于（ ）A.化合反应化合反应 B.分解反应分解反应 C.氧化还原反应氧化还原反应 D.非氧化还原反应非氧化还原反应 E.置换反应置换反应4、硅的工业制备、硅的工业制备 课后练习课后练习81页页AACCE课堂练习课堂练习C2.下列变化中不能一步实现的是下列变化中不能一步实现的是A、Na2SiO3 H2SiO3B、H2SiO3 SiO2C、SiO2 H2SiO3D、 SiO2 Na2SiO3 3.在既能溶解金属氢氧化铝又能溶解二氧化硅的在既能溶解金属氢氧化铝又能溶解二氧化硅的无色溶液中，能大量共存的是无色溶液中，能大量

25、共存的是( )A. Na+、Al3+、NO3、ClB. K+、Na+、Cl、SiO32C. Fe2+、K+、SO42、ClD. Na+、HCO3、K+、NO3课堂练习课堂练习 B4.CO2通入下列各溶液中，不会产生难溶物的是（通入下列各溶液中，不会产生难溶物的是（ ） A、水玻璃、水玻璃 B、石灰水、石灰水 C、饱和、饱和Na2CO3 D、CaCl2D-1-n小结小结:n1.介绍了硅酸盐的定义、性质和表示方法及工业产品介绍了硅酸盐的定义、性质和表示方法及工业产品. 2.硅酸钠的性质和用途硅酸钠的性质和用途n3.硅单质的存在形式、性质、工业制备和用途硅单质的存在形式、性质、工业制备和用途n4.硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊的原因。硅酸钠水溶液