化学无机非金属材料的主角—硅新人教必修PPT教案

1、会计学1化学无机非金属材料的主角化学无机非金属材料的主角硅新人教硅新人教必修必修元素在地壳中的含量12345678910氧氧48.6%硅硅26.3%铝铝7.73%铁铁4.75%钙钙3.45%钠钠2.74%钾钾2.47%镁镁2.00%氢氢0.16%其他其他1.20%第1页/共43页第2页/共43页第3页/共43页第4页/共43页天然水晶天然水晶第5页/共43页天然玛瑙天然玛瑙第6页/共43页第7页/共43页硅硅在地壳中含量第二，在地壳中含量第二，硅的氧化物硅的氧化物及硅酸盐约占地壳质量的及硅酸盐约占地壳质量的90%以上以上硅的存在与分布硅的存在与分布存在：没有游离态，只有化合态分布：自然界中分存

2、在：没有游离态，只有化合态分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。第8页/共43页第9页/共43页硅和碳一样硅和碳一样,其原子其原子既不易失去电子，也不易得到电子，既不易失去电子，也不易得到电子，所以硅的化学性质不活泼所以硅的化学性质不活泼,主要形成主要形成四价化合物四价化合物CSi碳碳是构成有机物是构成有机物的主要元素的主要元素硅硅是构成岩石和是构成岩石和许多矿物的主要许多矿物的主要元素元素从原子结构认识从原子结构认识硅硅第10页/共43页SiSi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第11页/共43页结晶形（

3、石英晶体）结晶形（石英晶体）无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶玛瑙玛瑙（一）二氧化硅（一）二氧化硅（ SiO2 ）1、存、存在在第12页/共43页 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。 硅原子硅原子二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，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O与与Si的原子个数比的原子个数比,不是分子式是化学式。不是分子式是化学式。SiOSiO4 4 四面体结构四面体结构立体网状

4、结立体网状结构决定了构决定了SiOSiO2 2具有优具有优良的物理和良的物理和化学性质化学性质第13页/共43页 石英坩埚第14页/共43页现代通信用现代通信用光缆光缆光学纤维光学纤维胃镜胃镜用用光导纤维光导纤维做做无开刀手术无开刀手术光导纤维光导纤维手术头灯手术头灯教参视频第15页/共43页危害：危害： 在隧道开凿，石英粉加工等工作环在隧道开凿，石英粉加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长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，就会患硅期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。肺病（旧称矽肺）。第16页/共43页思考题思考题 什么是硅石、石英、水晶、玛瑙

5、？阅读什么是硅石、石英、水晶、玛瑙？阅读75页页,画出由硅石分类到玛瑙的树状分类图画出由硅石分类到玛瑙的树状分类图。地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为）硅石硅石结晶形（石英）结晶形（石英）无定无定形形无色透明无色透明彩色环带或层状彩色环带或层状水晶水晶玛瑙第17页/共43页 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。 硅原子硅原子二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，用，用SiO2来表示来表示二氧化硅的组成二氧化硅的组成,

6、表示表示O与与Si的原子个数比的原子个数比,不是分子式是化学式。不是分子式是化学式。SiOSiO4 4 四面体结构四面体结构立体网状结立体网状结构决定了构决定了SiOSiO2 2具有优具有优良的物理和良的物理和化学性质化学性质第18页/共43页二氧化碳二氧化碳 COCO2 2 二氧化硅二氧化硅 SiOSiO2 2化学式化学式的意义的意义状状 态态硬硬 度度熔沸点熔沸点相同点相同点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气 态态固固 态态很小很小很大很大能溶于水能溶于水不溶于水不溶于水很很 低低很很 高高3 3、 物理性质

7、物理性质 都属酸性氧化物都属酸性氧化物水水 溶溶 性性第19页/共43页第20页/共43页（有粘性，其溶液俗称水玻璃有粘性，其溶液俗称水玻璃）氢氟酸某同学根据某同学根据氢氟酸反应氢氟酸反应, 推断推断第21页/共43页（3 3）. . 在高温下能与还原剂反应，表现弱氧化性在高温下能与还原剂反应，表现弱氧化性SiO2 + 2C高温高温Si + 2COSiO2 + 2Mg高温高温Si+ 2MgO第22页/共43页2 2、实验室为、实验室为什么不用玻璃什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸瓶盛装氢氟酸？1 1、实验室盛装、实验室盛装NaOHNaOH溶液的试溶液的试剂瓶为什么用剂瓶为什么用橡胶塞而不用橡胶塞而不用玻

8、璃塞？玻璃塞？ HFHF能腐蚀玻璃，因此，盛能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。而要用塑料瓶。 NaOHNaOH溶液能与玻璃中的溶液能与玻璃中的SiOSiO2 2反应生成反应生成NaNa2 2SiOSiO3 3，使瓶，使瓶塞部分粘结而无法打开。因塞部分粘结而无法打开。因此盛装此盛装NaOHNaOH溶液的试剂瓶不溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。能用玻璃塞而要用橡胶塞。想一想一想想第23页/共43页 二氧化碳二氧化碳 CO2二氧化硅二氧化硅 SiO2 状状 态态 气气 态态 固固 态态熔沸点熔沸点 硬度硬度熔沸很低熔沸很低熔点高，硬度大熔点高，硬

9、度大水水 溶溶 性性 能溶于水能溶于水不溶于水不溶于水化化学学性性质质与与 酸酸 用用 途途人工降雨，灭火人工降雨，灭火,饮料等饮料等P64, 图图45与水反应与水反应与碱性氧化与碱性氧化物反应物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能与氢氟酸反应能与氢氟酸反应第24页/共43页CO2H2OH2CO3 ，但是，但是SiO2不能与水直接化合成不能与水直接化合成H2SiO3，这是一个特性。，这是一个特性。 思考：思考： SiOSiO2 2不能直接和水化合

10、成不能直接和水化合成H H2 2SiOSiO3 3，那怎样，那怎样制备制备H H2 2SiOSiO3 3呢？呢？ 2. 硅酸（硅酸（H2SiO3） H2SiO3是一种很弱的酸是一种很弱的酸(酸性比酸性比H2CO3还弱还弱)，是一种，是一种不溶性酸，是一种白色固体，不溶性酸，是一种白色固体， 它是它是SiO2的的对应水化物对应水化物。（1）制法）制法由于由于SiOSiO2 2不溶于水，所以硅酸不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与酸反应制得的。是通过可溶性硅酸盐与酸反应制得的。实验实验4-1第25页/共43页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红色，再滴入稀盐酸，溶液红滴入酚酞

11、后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生 a. Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性， b. 可溶性硅酸盐与盐可溶性硅酸盐与盐酸反应生成难溶于水的硅酸酸反应生成难溶于水的硅酸 （ 先形成先形成硅酸胶体硅酸胶体，后，后形成形成硅酸凝胶）硅酸凝胶）Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 SiO32- + 2H+ = H2SiO3离子方程式离子方程式第26页/共43页用用H H2 2COCO3 3可制得可制得H H2 2SiOSiO3 3 ，可证明，可证明H H2 2SiOSiO3 3 的酸性比的酸性比H H

12、2 2COCO3 3弱。弱。SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3第27页/共43页5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6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输DSiO2 的化学性质活泼，能与很多物质发生化学反应BC第28页/共43页结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3), 其水溶液俗称水玻璃其水溶液俗称水玻璃，是制备硅

13、胶和木材防火剂等的原料。，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。第29页/共43页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当水分蒸当水分蒸发后燃烧发后燃烧当水分蒸发后当水分蒸发后不易燃烧不易燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火制备木材防制备木材防火剂的原料火剂的原料第30页/共43页人面鱼纹盆人面鱼纹盆第31页/共43页第32页/共43页(Na2CO3)（SiO2 ）第33页/共43页第34页/共43页 硅硅 钢钢（铁合金）（铁合金） 导磁性导磁性良好，良好，用作

14、变用作变压器铁压器铁芯芯第35页/共43页分子筛分子筛第36页/共43页人造骨人造骨第37页/共43页三三. 硅单质硅单质(晶体硅是良好的半导体材料晶体硅是良好的半导体材料)第38页/共43页教参视频第39页/共43页2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3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+CO24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BBC1. 将过量的CO2分别通入： CaCl2溶液； Na2SiO3溶液； Ca(OH)2溶液； 饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是 ( ) A B C DB高温高温高温高温第40页/共43页思考题思考题 下列说法错误的是（下列说法错误的是（ ） A. SiOA. SiO2 2 是二氧化硅的化学式是二氧化硅的化学式 B. SiOB. SiO2 2 晶体是由晶体是由SiSi和和O O按按1:21:2的比例的比例所组成的立体网状结构的晶体所组成的立体网状结构的晶体