第一节无机非金属材料的主角——硅化学材料第四章非金属及其化合物

1、第一节 无机非金属材料的主角硅化学材料第四章非金属及其化合物第二课时硅酸盐和单质硅第一课时二氧化硅和硅酸第一节无机非金属材料的主角-硅第一节无机非金属材料的主角硅第一课时二氧化硅和硅酸 硅及二氧化硅的性质 （一）硅元素在自然界中的存在和含量 （二）硅元素的位置与结构 （三）二氧化硅和硅酸 本课知识点硅单质（Si）硅太阳能电池硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心晶体硅的存在及用途 美国的硅谷“斯坦福科研工业区”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，圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长48公里，宽16公里的长条形地带上。由于它集中了全世界90以上的著名半导体公司，而半

2、导体的基本元件是硅片，所以该地区被称为“硅谷”。 硅谷 Silicon Valley 通过下列图片你能总结归纳出硅元素在自然界中的存在形式吗？观察与思考硅的存在及性质1.自然界硅元素主要存在于:岩石、沙子和土壤2.地壳中的含量:排在第二位,氧的后面.3.自然界硅存在的形态 :硅无游离单质状态， 只有化合态。常常有硅的氧化物和硅酸盐(一)硅元素在自然界中的存在和含量硅的存在及性质 你能画出碳和硅的原子结构示意图，并归纳出硅与碳在元素周期表中的位置与结构吗？(二) 硅在周期表中的位置与结构CSi 回忆总结硅的结构及性质 碳在第三周期、硅在第四周期且都在周期表中的第四主族,最外层有四个电子，既不易失

3、去电子，也不易得到电子。所以硅的化学性质不如碳活泼,主要形成正四价化合物，碳和硅都是亲氧元素，但是硅的亲氧能力更强。因此碳和硅在自然界中存在形式有所不同。(二) 硅在周期表中的位置与结构硅的结构及性质 美丽的玻璃雕花艺术水晶水 晶 制 品玛瑙瓷器是中国最伟大的创造之一，所以中国被誉为“瓷国”秦砖汉瓦秦始皇陵兵马俑 秦始皇陵兵马俑三峡大坝东方明珠 现代建筑离不开玻璃的装饰和采光二氧化硅的存在1、二氧化硅（ SiO2）结晶形（石英晶体）无定形硅藻土水晶玛瑙二氧化硅的存在 什么是石英、水晶、玛瑙？硅石 具有彩色环状或层状的石英称为玛瑙二氧化硅的晶体结构SiO2的晶体结构晶体Si的结构科学视野单质硅和

4、SiO2都是正四面体结构。性质很稳定二氧化硅的结构 每 1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心，O 在四个顶角，同时每1个O原子周围结合2个Si原子 二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1用SiO2来表示二氧化硅的组成，表示 O与Si的原子个数比，不是分子式，是化学式 二氧化硅的晶体结构二氧化硅的结构 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判断SiO2的用途及物理性质和化学性质呢？主要用作装饰物、石英坩埚、光导纤维等二氧化硅的性质想想议议(2)SiO2的物理性质 坚硬难熔固体，不溶于水 二氧化碳 二氧化硅 状态物理性质化学性质与水反应与碱反应与碱性氧化物反应与酸反应 用 途CO

5、2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=（高温）Na2CO3CO2+CaO=（高温）CaCO3不反应SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO2CaO（高温）=CaSiO3固 态气 态熔点高、硬度大SiO24HF=SiF42H2O 人工降雨，灭火等 装饰、石英坩埚、光纤二氧化硅和二氧化碳性质比较 从表中可以看出，二氧化硅能与碱反应生成相应的盐和水，是一种酸性氧化物，它不能通过溶于水得到相应的酸硅酸。 酸性氧化物一般不与酸发生化学反应，而二氧化硅却能与氢氟酸发生反应，这也是工业上用氢氟酸雕刻玻璃的反应原理。以上两点，属二氧化硅的特性。 由此，我们总结出

6、二氧化硅的主要化学性质为： 不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。 二氧化硅和二氧化碳性质比较二氧化硅的化学性质4.能与氢氟酸反应（特性）【小结】二氧化硅与生产生活现代通信用光缆光导纤维手术头灯用光导纤维做无开刀手术光学纤维胃镜二氧化硅的现代应用化学技术社会 二氧化硅难溶于水，那么如何制得硅酸呢？ 硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。 硅酸是一种弱酸，不溶于水，不能使 指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。 常用做干燥剂 2、硅酸 （H2SiO3）想一想(1)性质:(2)制备: 【用途】：生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 “硅胶”。常常用做干燥

7、剂。 如何制取硅酸? 硅酸钠溶液、酚酞、稀盐酸、稀硫酸 实验原理：实验探究Na2SiO3+ _H2SiO3实验试剂：硅酸的性质和用途制取原理：强酸制弱酸 滴入酚酞后溶液变红，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a.Na2SiO3溶液呈碱性。b.可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c.先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶.d.静置则形成硅酸沉淀。Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3（胶体）SiO32- + 2H+ = H2SiO3 （胶体）硅酸的性质和用途 【方法步骤】：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸阅读课本P76探究实验4-1 硅

8、胶泳帽 硅胶干燥剂说明硅胶具有哪些性质？化学技术社会 1.了解硅元素在自然界中的存在和含量，从硅元素的位置与结构推知其亲氧性存在的两种化合物二氧化硅和硅酸。 3.硅酸制取原理、性质和硅胶的用途学后应知2.教学重点、难点教学重点教学难点 二氧化硅的结构 二氧化硅的性质和硅酸的制备第四章非金属及其化合物 第二课时硅酸盐、硅单质 本课学习内容 1.硅酸盐的定义、性质和表示方法及工业产品 3.硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊的原因。 硅酸盐的丰富性和多样性人面鱼纹盆科学视野化学技术社会化学技术社会 普通玻璃: Na2OCaO6SiO2化学技术社会 陶瓷 日用器皿、建筑饰材、卫生洁具化学技术社会

9、具有均匀微孔结构的铝硅酸盐分子筛化学技术社会 生物陶瓷人造骨化学技术社会硅酸盐1、定义： 硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称 2、性质： 硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，化学性质稳定。最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，K2SiO3三、硅酸盐 硅酸盐的存在形式、性质、工业制备和 用途1、硅酸盐组成的表示方法：（1）化学式法： 适用于简单的硅酸盐 如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。 活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。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。 硅酸钠：Na2SiO3 Na2OSiO2 硅酸钙：CaSiO3 C

10、aOSiO2 高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O 正长石：KAlSiO3 不能写成K2OAl2O33SiO2 ,应写成 K2OAl2O36SiO2（2）氧化物法资料卡片3、硅酸钠（Na2SiO3） 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，是一种矿物胶，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。阅读课本P65并探究实验4-2 水分蒸发后燃烧水分蒸干后不燃烧硅酸钠能防火水不能防火（1）物理性质（2）硅酸钠的化学性质 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。与酸反应 Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl

11、+ H2SiO3与盐反应 CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3 +2NaCl（3）硅酸钠的用途 可以作肥皂填料， 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6.硅酸盐工业产品 传统硅酸盐工业三大产品有： 玻璃、陶瓷、水泥。你认识这些常见的硅酸盐产品吗 应用广泛的硅酸盐产品四、硅单质化学技术社会四、硅单质（Si） 2.物理性质： 3.化学性质 有金属光泽的灰黑色固体， 1.存在形式晶体硅无定形硅 你能根据硅的原子结构推测硅单质可能具有的化学性质熔点高，硬度大，有脆性，常温下化学性质不稳定。 在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非 金属单质反应。 常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。 Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2SiO2 SiO23、化学性质 5、用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料信息技术等材料和人造卫星、登月车、火星探测器等动力设备新能源。 硅太阳能电池硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心 观看下列图片总结单质硅的用途化学技术社会科学视野新型陶瓷人造关节化学技术社会高压钠灯 高温结构陶瓷 1.氧化铝陶瓷化学技术社会陶瓷机械零件化学技术社会 1.硅酸盐的定义、表示方法及工业产品. 3.硅单质的存在形式、性质、工业制备和用途 4.硅酸钠水溶液久置在空