高中化学人教版必修一41第一节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 第第 1 课课 时时1 1、了解硅的重要化合物的主要性质，认识硅及其化合 物的主要用途。2、联系生产生活实际，培养学生对知识的迁移能力。重点：二氧化硅的性质难点：硅酸盐的丰富性和多样性。美国的硅谷美国的硅谷“斯坦福科研工业区斯坦福科研工业区”是美国电子和计算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州北部旧金山南郊，机工业中心，位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊，圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长公里，宽公里圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长公里，宽公里的长条形地带上。由于它集中了全世界的长条形地带上。由于它集中了全世

2、界0 0以上的著名半导以上的著名半导体公司，而半导体的基本元件是硅片，所以该地区被称为体公司，而半导体的基本元件是硅片，所以该地区被称为“硅硅谷谷”。 硅谷 silicon valley锦绣中华锦绣中华 在地壳中硅的含量为在地壳中硅的含量为26.3%26.3%，仅次于氧。硅的氧化物及硅，仅次于氧。硅的氧化物及硅酸盐够成了地壳大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量酸盐够成了地壳大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的的90%90%以上。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要角色。以上。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要角色。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

3、 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） 碳、硅都是亲氧元素。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。思考思考1 1：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉的哪种元素最外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？层电子数与它相同？思考思考3 3：比较碳、硅亲合氧的能力。比较碳、硅亲合氧的能力。12结晶形无定形硅石一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸1 1、二氧化硅（、二氧化硅（ SiOSiO2 2）(1)

4、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）其性质主要与结构有关：其性质主要与结构有关：正四面体空间网状结构正四面体空间网状结构SiO2的结构的结构正四面体正四面体 空间网状结构空间网状结构 硅氧原子比例：硅氧原子比例：1 : 2 1 : 2 没有没有SiOSiO2 2 分子存在，分子存在，只存在硅氧原子只存在硅氧原子 根据上述二氧化硅的结构及根据上述二氧化硅的结构及学过的二氧化碳的性质你能否学过的二氧化碳的性质你能否判断其有何物理和化学性质及判断其有何物理和化学性质及用途呢？用途呢？1、实验室盛装、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么溶液

5、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 实验室盛放实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶溶液的试剂瓶3 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

6、料瓶。玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。 不正确。因为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不跟不正确。因为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不跟其它酸反应，而是属于酸性氧化物。其它酸反应，而是属于酸性氧化物。 不能与水反应不能与水反应 SiO2 + 2NaOH =Na2SiO3 + H2O高温高温 酸性氧化物酸性氧化物（2）化学性质）化学性质特性：（与氢氟酸反应）特性：（与氢氟酸反应）（用于雕刻玻璃）（用于雕刻玻璃）（用于工业制粗硅，这就是（用于工业制粗硅，这就是“从沙滩到用户从沙滩到用户”）高温高温弱氧化性弱氧化性随堂练习随堂练习二氧化碳二氧化碳 二氧化硅二氧化硅 状状 态态物理性质物理性质化化学学性性质质与水与水与碱与碱

7、与碱与碱性氧性氧化物化物与酸与酸 用用 途途二氧化碳和二氧化硅的物理化学性质及用途比较二氧化碳和二氧化硅的物理化学性质及用途比较CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反应不反应 = 固固 态态熔沸点低熔沸点低气气 态态熔沸点高、硬度大熔沸点高、硬度大人工降雨，灭火等人工降雨，灭火等 装饰、石英坩埚、光纤等装饰、石英坩埚、光纤等高温高温SiO2+CaO=CaSiO3 主要用作装饰、石英坩埚、光纤主要用作装饰、石英坩埚、光纤（四）、二氧化硅的用途（四）、二氧化硅的用途现代通信用光缆现代通信用光缆光学纤维胃镜光学纤

8、维胃镜用光导纤维做用光导纤维做无开刀手术无开刀手术光导纤维手术头灯二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途想一想想一想：怎样设计实验制取：怎样设计实验制取H H2 2SiOSiO3 3呢？呢？ 2、硅酸、硅酸 （H2SiO3） 温馨提示：CO2H2OH2CO3 ，但是，但是SiO2不能与水直接不能与水直接化合成化合成H2SiO3。(1)性质:硅酸是一种白色固体，溶解度很小，而且是一种硅酸是一种白色固体，溶解度很小，而且是一种弱酸弱酸,酸性比酸性比H2CO3还弱。还弱。 (2)制备:探究实验探究实验4-13-5 mL硅酸钠溶液硅酸钠溶液1-2滴酚酞滴酚酞稀盐酸稀盐酸先先后后二、硅

9、酸二、硅酸制取原理：强酸制弱酸制取原理：强酸制弱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，同时有白色胶状沉淀产生液红色变浅至无色，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、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。阅读课本阅读课本p76页并页并探究实验探究实验4-1Na2SiO3 + 2HCl =

10、 2NaCl + H2SiO3SiO32- + 2H+ = H2SiO3 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）用途硅橡胶简介硅橡胶简介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

11、、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- + H2SiO3Na2SiO3 + 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

12、H2CO3可制得可制得H2SiO3 ，可证明，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）新型陶瓷新型陶瓷人造关节人造关节无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅1、初步了解硅酸盐的重要用途及组成。2、掌握硅的物理性质和重要用途。3、掌握硅酸钠的化学性质。硅酸盐的重要用途及组成,硅的物理性质和重要用途，硅酸钠的化学性质。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

13、硅酸盐是Na2SiO3，K2SiO33、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。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等营等营养离子，从而具有保肥能力。养

14、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？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，是一种矿物胶，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防一种矿物胶，黏性很强，可以作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

15、理性质）、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）、硅酸钠化学性质）、硅酸钠化学性质 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）、用途）、用途 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

16、物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 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合物不具有的性质是（ ） A.熔点很高 B.与水反应生成对应的酸 C.可与烧碱反应生成盐 D.坚硬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

17、试剂能贮存在磨口玻璃塞试剂瓶里的是（ ）A.HF溶液 B.KOH溶液 C.盐酸 D.水玻璃BAC6.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（ ）A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3 C.Na2ONa2CO3 D.SiO2H2SiO3 4.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（ ）A.CO2溶于水形成碳酸，溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水难溶于水 B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出通入可溶性硅酸盐中析出C.高温下高温下SiO2与碳酸盐与碳酸盐 反应生成反应生成CO2D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性氯化氢通入可溶性碳

18、酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成硅酸盐溶液中生成硅酸硅酸沉淀沉淀5.能将Na2SiO3、CaCO3、SiO2三种白色粉末鉴别开来的试剂是（ ）A.NaOH溶液 B.水 C.氢氟酸 D.稀盐酸BCD4、硅单质、硅单质（1） 存在：存在：硅有晶体硅和无定形硅两种。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)化学性质：化学性质：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(4)用途用途电脑的中央处理器（电脑的中央处理器（CPUCPU）硅太阳能电池硅太阳能电池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