高中化学 第四章第一节无机非金属材料的主角硅课件 新人教版必修1

1、化学：第四章第一节化学：第四章第一节无机非金属材料的主角硅无机非金属材料的主角硅美国的硅谷美国的硅谷“斯坦福科研斯坦福科研工业区工业区”是美国电子和计算机工业是美国电子和计算机工业中心，位于美国西海岸加利福尼亚中心，位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊，圣克拉拉县和州北部旧金山南郊，圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长公里，圣胡安两城之间的一条长公里，宽公里的长条形地带上。由于宽公里的长条形地带上。由于它集中了全世界它集中了全世界0 0以上的著名半以上的著名半导体公司，而半导体的基本元件是导体公司，而半导体的基本元件是硅片，所以该地区被称为硅片，所以该地区被称为“硅谷硅谷”。 硅谷硅谷 si

2、licon valleysilicon valley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_硅硅硅元素硅元素(silicon)在地壳中的含量在地壳中的含量 硅的氧化物及硅酸盐硅的氧化物及硅酸盐构成了构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的壤、约占地壳总量的90%以上。以上。 SiSi最外层电子数是最外层电子数是4 4，碳也是。，碳也是。思考思考2 2：碳、硅原子主要显几价？碳、硅原子主要显几价？正四价（正四价（+4+4价）价）思考思考3 3：阅读阅读资料卡片资料卡片，比较碳、硅亲合氧的能力。，比较碳、硅亲合氧的能力。 碳、硅都是亲氧元素。

3、硅的亲氧性强于碳的亲氧性。碳、硅都是亲氧元素。硅的亲氧性强于碳的亲氧性。 因此硅元素在自然界都是与氧的化合物的形态存在。因此硅元素在自然界都是与氧的化合物的形态存在。原因：原因： 阅读阅读科学视野科学视野 SiOSiO2 2是正是正四面体的空间网状结构，因此四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。性质很稳定。 思考思考1 1：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟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？悉的哪种元素最外层电子数与它相同？二氧化硅二氧化硅10928约约180SiOSiOSiO2 2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳

4、定 二氧化硅(SiO2)二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。天然二氧化硅也叫硅石，是一种坚硬难熔的固体。硅石硅矿山二氧化硅（二氧化硅（SiO2)讨论：阅读课本讨论：阅读课本P63页试画出由硅石开始分类页试画出由硅石开始分类的树状分布图。的树状分布图。硅石硅石结晶形（石英）结晶形（石英）无定形（硅藻土）无定形（硅藻土）水晶水晶玛瑙玛瑙玛瑙玛瑙水晶水晶晶体二氧化硅晶体二氧化硅硅藻土硅藻土中国硅藻土资源丰富。全国中国硅藻土资源丰富。全国10个省个省(区区)有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有354处，总保有储量矿石处，总保有储量矿石3.85亿吨。亿吨。仅

5、次于美国，居世界第仅次于美国，居世界第2位。在地区分位。在地区分 布上，以吉林最多，占全国储量的布上，以吉林最多，占全国储量的54.8%，云南、福建、河北等地次之。矿床类型云南、福建、河北等地次之。矿床类型主要为火山物源沉积型矿床主要为火山物源沉积型矿床(吉林长白、吉林长白、山东临胸、浙江嵊州市硅藻土矿等山东临胸、浙江嵊州市硅藻土矿等)和和陆源沉积型陆源沉积型(云南寻甸、四川米易硅藻云南寻甸、四川米易硅藻土矿等土矿等)矿床。成矿时代集中在第三纪矿床。成矿时代集中在第三纪和第四纪，以第三纪为主。和第四纪，以第三纪为主。无定形二氧化硅无定形二氧化硅一、二氧化硅一、二氧化硅(silicon diox

6、ide) 水晶水晶玛瑙玛瑙透过图片思考透过图片思考:二氧化硅具有哪些物二氧化硅具有哪些物理性质理性质?化学稳定性如何化学稳定性如何?你的根据你的根据是什么是什么?SiO2的这些性质是由什么决的这些性质是由什么决定的？定的？ 坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶于水，硬度比较大。不溶于水，硬度比较大。1.1.物理性质：物理性质：一、二氧化硅一、二氧化硅(silicon dioxide) 实验室盛装实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？你知道为什么吗？ 防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2与与NaOH溶液反溶液

7、反应生成粘稠的应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶使瓶塞和瓶口粘在一起口粘在一起2.2.化学性质化学性质不能与水反应不能与水反应SiO2 + CaO = CaSiO3 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O高温高温 是酸性氧化物是酸性氧化物 不与酸反应（除氢氟酸以外）不与酸反应（除氢氟酸以外）SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O在高温下与碳酸盐的反应在高温下与碳酸盐的反应SiO2 + Na2CO3 = CO2 + Na2SiO3高温高温SiO2 + CaCO3 = CO2 + CaSiO3高温高温你知道吗？你知道吗？玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作玻璃花

8、雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？关系？2.2.化学性质化学性质实验室现提供下列试剂瓶实验室现提供下列试剂瓶, , 细口磨口细口磨口塞玻璃瓶瓶广口瓶细口橡皮塞玻璃塞玻璃瓶瓶广口瓶细口橡皮塞玻璃瓶棕色广口瓶细口塑料瓶，瓶棕色广口瓶细口塑料瓶，如果你如果你是实验室管理员是实验室管理员, ,你将如何存放下列药品你将如何存放下列药品? ?你的依据是什么你的依据是什么? ?a.a.二氧化硅二氧化硅_ b._ b.氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液_c.硝酸银晶体硝酸银晶体_ d._ d.氢氟酸氢氟酸_e.e.浓硫酸浓硫酸_ _ 考考你！考考你！弱氧化性弱氧化性SiO2 +2C = Si + 2CO 高温高温

9、工业上用此反应制备粗硅，这就是工业上用此反应制备粗硅，这就是“从沙滩从沙滩到用户到用户”！2.2.化学性质化学性质练一练练一练：指出下列反应中：指出下列反应中SiO2SiO2所表现的化学性质或所表现的化学性质或作用，在作用，在A-EA-E选项中选择正确答案填入括号内。选项中选择正确答案填入括号内。SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O ( )O ( )SiOSiO2 2+Na+Na2 2COCO3 3= =高温高温=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 ( )( )SiOSiO2 2+2C=+2C=高温高温=Si+2CO=

10、Si+2CO ( )( )SiOSiO2 2+3C=+3C=高温高温=SiC+2CO=SiC+2CO ( )( )SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4 +2H+2H2 2O O ( )( )A A、作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B B、弱氧化性弱氧化性 C C、酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性D D、将挥发性的酸酐从其盐中置换出来将挥发性的酸酐从其盐中置换出来E E、未参加氧化还原反应未参加氧化还原反应C CD DB BE EA A3 3、二氧化硅的用途、二氧化硅的用途 由于由于SiOSiO2 2具有优良的物理化学性能，加上具有优良的物

11、理化学性能，加上SiOSiO2 2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。人类广泛地应用。光学纤维胃镜光学纤维胃镜 石石 英英 制制 品品二氧化硅的用途二氧化硅的用途二、硅酸二、硅酸(H2SiO3) 实验实验1:向饱和向饱和Na2SiO3溶液中溶液中,滴滴入酚酞入酚酞,再滴入稀盐酸再滴入稀盐酸现象现象结论结论方程式方程式 滴滴入入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有有白色胶状沉淀产生有白色胶状沉淀产生 Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水呈碱性，硅酸难溶于水探究探究1：怎样由石英怎样由石英(SiO2)制取硅酸？制取硅酸？NaNa2

12、2SiOSiO3 3+2HCl+H+2HCl+H2 2O=2NaCl+HO=2NaCl+H4 4SiOSiO4 4H H4 4SiOSiO4 4=H=H2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O(O(易易) )H2SiO3=H2O+SiO2加热加热硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳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酸相比较如何呢？请你设计一个实验论证你的推断。你的推断。实验探究实验探究2：实验实验2：将将CO2通入通入Na2SiO3溶液中溶液中现象：现象：透明的硅酸凝胶生成透明的硅酸凝胶生成方程式：方程式：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na

13、2CO3你的结论：你的结论：硅酸是一种很弱的酸，硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱酸性比碳酸还弱硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶硅胶”。硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。可以用作催化剂的载体。1、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（ ）A.溶解性：溶解性：CO2 H2CO3C.熔点：熔点：SiO2 CO2（干冰）干冰） D.硬度：硬度： SiO2 CO22、下列物质中下列物

14、质中,不能用玻璃瓶来盛装的是不能用玻璃瓶来盛装的是( )A.烧碱溶液烧碱溶液 B.浓硫酸浓硫酸 C.氢氟酸氢氟酸 D.碳酸钠溶液碳酸钠溶液3、要除去、要除去SiO2中的中的CaO杂质，最适宜的试剂是（杂质，最适宜的试剂是（ ）A.纯碱溶液纯碱溶液 B 盐酸盐酸 C 硫酸硫酸 D 苛性钠溶液苛性钠溶液CCB课堂回顾练习课堂回顾练习:课堂练习课堂练习下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A.SiOA.SiO2 2是酸性氧化物，所以可以和碱反应，是酸性氧化物，所以可以和碱反应，不和任何酸反应。不和任何酸反应。B.COB.CO2 2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸C.SiOC

15、.SiO2 2对应的酸有不同的组成对应的酸有不同的组成D.SiOD.SiO2 2跟水反应可得硅酸跟水反应可得硅酸BC试设计一简单实验方案试设计一简单实验方案,检验某生石灰样品中检验某生石灰样品中含有石灰石、石英含有石灰石、石英, , 有关反应的离子方程式为有关反应的离子方程式为 . 取少量的样品研细取少量的样品研细,试管中与过量的盐酸反应试管中与过量的盐酸反应,若产若产生气体生气体,说明样品中有石灰石说明样品中有石灰石,若仍有不溶物若仍有不溶物,说明样说明样品中有石英品中有石英CaCO3 + 2H+ =Ca2+CO2+ H+ H2 2O O课堂练习课堂练习二、硅酸盐二、硅酸盐硅酸盐的结构很复杂

16、，一般都不溶于水。硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。 最简单的硅酸盐是硅酸钠最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液其水溶液 俗称为水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂等俗称为水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂等放入蒸馏水放入蒸馏水现象现象结论结论水份水份蒸发后燃烧蒸发后燃烧放入放入Na2SiO3溶液溶液水份蒸发后不燃烧水份蒸发后不燃烧水份水份蒸发后，蒸发后，失去防火作用失去防火作用防火效果好防火效果好用作防火剂用作防火剂无机非金属材料无机非金属材料硅酸盐产品硅酸盐产品陶瓷陶瓷水泥水泥玻璃玻璃t硅酸盐产品简介：硅酸盐产品简介：产品产品主要原料主要原料 主要设备主要设备反应反应条件条件

17、主要反应或主要成分主要反应或主要成分主要主要性质性质水泥水泥粘土、石灰粘土、石灰石、石、(石膏石膏)适适量量水泥回转窑水泥回转窑高温高温硅酸三钙：硅酸三钙：3CaOSiO2硅酸二钙：硅酸二钙：2CaOSiO2铝酸三钙：铝酸三钙：3CaOAl2O3水硬性水硬性玻璃玻璃 纯纯 碱碱石灰石石灰石石石 英英 玻璃窑玻璃窑高温高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2成分：成分：Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO2 练习：练习：如何用氧化物的形式表示下列硅酸如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐盐硅酸钠：硅酸钠： Na2SiO3 石棉：石棉：CaMg3S

18、i4O12长石：长石：KAlSi3O8普通玻璃：普通玻璃： CaNa2Si6O14黏土：黏土：Al2(Si2O5)(OH)4 Na2OSiO2 CaO3MgO4SiO2K2OAl2O36SiO2 CaONa2O6SiO2Al2O32SiO22H2O传统无机非金属材料：传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥陶瓷、玻璃、水泥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、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等透明陶瓷、超导陶瓷等透明氧化铝陶瓷透明氧化铝陶瓷生生 物物 陶陶 瓷瓷 应应 用用三、硅单质三、硅单质1.制法制法SiO2 + 2C = Si + 2CO2.物性物性 结构类似金刚石，结构类似金刚石，为硬而脆的灰黑色固为硬而脆的灰黑色固体体, 熔点高熔点高,硬度大。硬度大。3.化性化性在在常温下化学性质不活泼常温下化学性质不活泼高温高温Si + O2 = SiO24.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,硅是信息技术的关键材料硅是信息技术的关键材料硅硅太阳能电池太阳能电池电脑的中央处理器（电脑的中央处理器（CPU）ABDC1.下列物质中属于纯净物的是下列物质中属于纯净