硅及其化合物省赛一等奖

第四章第一节硅无机非金属材料无机非金属材料的主角---硅硅元素silicon在地壳中的含量氧486%硅263%铝773%铁475%钙345%钠274%钾247%镁200%氢016%其他120%硅263%硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。

自然界有没有游离态的硅？一、单质硅与半导体材料太阳能电池观察以下三幅图，晶体硅具有怎样的物理性质？晶体硅的物理性质结构类似金刚石，晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。导电性介于导体和绝缘体之间。正四面体的空间网状结构处于金属非金属的交界处最早应用的半导体材料应用最广泛的半导体材料硅是非金属，为何会具有金属的性质？

从晶体结构及原子结构认识硅，并总结硅的化学性质。硅与碳一样，最外层4个电子，在化学反应中既不易失去又不易得到电子，主要形成正四价化合物。——不活泼2、化学性质——不活泼（1）与单质Si2NaOHH2O＝Na2SiO32H2↑Si+O2＝SiO2为何自然界没有游离态的硅？硅是亲氧元素，在地壳形成的高温环境条件下，硅与氧形成稳定的SiO2Si2F2=SiF4Si2H2＝SiH4Si+2Cl2＝SiCl4（2）与氢氟酸Si4HF=SiF4↑2H2↑（3）与强碱溶液高温3、单质硅的制取SiO2+2C＝Si+2CO高温粗制精制Si+2Cl2＝SiCl4高温SiCl4+2H2＝Si+4HCl高温置换反应价值5元的沙子SiO2Si点沙成金价值5000元的芯片③制集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料④含硅4%的钢可制变压器铁芯⑤含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设备①半导体材料；硅芯片②太阳能电池晶体管、集成电路、硅整流器、太阳能电池、硅合金等。3、硅的用途半导体材料晶体管集成电路硅芯片卫星的翅膀太阳能汽车的尾巴在太阳能方面的利用太阳能电池在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称之为“硅谷”，它是现代电子工业和计算机发展的基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常重要作用。以硅为基础而制成的晶体管是计算机的心脏。硅在电子工业中的重要作用二、二氧化硅1二氧化硅SiO2硅石(天然)结晶形（石英）无定形（硅藻土）纯净的SiO2晶体叫做水晶。石英具有彩色环带状或层状的叫玛瑙SiO2的天然存在：水晶纯净的二氧化硅观察SiO2的外观，总结SiO2物理性质石英水晶紫水晶蔷薇石英茶晶黄水晶玛瑙硅藻土2二氧化硅物理性质:硬度大、熔点高、难溶于水二氧化碳物理性质：CO2是一种无色能溶于水的气体，固态CO2俗称干冰。SiOSiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定二氧化硅的晶体结构（2）化学性质:通常条件下，很稳定交流与研讨1从物质组成和性质角度来分类，SiO2属于哪类物质？2SiO2可能具有哪些化学性质？学生总结：3、化学性质1酸性氧化物：思考：NaOH溶液为什么不盛装在带磨口玻璃塞的试剂瓶中？____高温SiO2＋CaOCaSiO3

SiO2

＋2NaOH

＝

Na2SiO3

＋H2O、

常用的矿物胶因为玻璃的主要成分是二氧化硅，易与碱液反应生成对应的硅酸盐，将瓶盖粘合SiO2坩埚（陶瓷）能用来熔融烧碱？学生总结：3、化学性质

SiO24HF=SiF4↑2H2O2特性注意：利用该反应可以雕刻玻璃不能。因为玻璃瓶中含有的SiO2会与HF反应,最好用特制的塑料瓶能否用玻璃试剂瓶盛氢氟酸，为什么？应用什么瓶盛放？在玻璃表面涂上一层石蜡在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸洗掉酸并去掉石蜡［拓展］有人认为SiO2既能和碱反应又能和酸反应，所以应认为它是一种两性氧化物。你同意这种看法吗？［解答］不同意这种看法。因为SiO2它只能与HF反应,与其他酸不反应3在高温下与碳酸盐的反应SiO2Na2CO3===CO2Na2SiO3高温SiO2CaCO3===CO2CaSiO3高温4弱的氧化性SiO22C===Si2CO高温2化学性质—性质稳定，不活泼小结:化合物化学性质二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)相同点酸性氧化物与强碱反应与碱性氧化物反应与水反应

弱氧化性特殊性SiO2+CaO=CaSiO3

高温CO2+H2OH2CO3

CO2+C=2CO高温

SiO2+2C=Si+2CO↑高温SiO24HF=SiF4↑2H2OCO22NaOH=Na2CO3H2OCO2CaO=CaCO3与氢氟酸不反应SiO22NaOH=Na2SiO3H2O不反应酸性氧化物（4）用途装饰品石英坩埚光导纤维石英手表光学仪器耐磨器皿SiO2精密仪器轴承石英制品水晶制品--------------------------------------------------------光导纤维光缆光学纤维胃镜二、硅酸H2SiO3很弱的酸,酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色2、不稳定（比H2CO3稳定）受热易分解：难溶于水。无色胶状固体H2SiO3==SiO2+H2O△1、物理性质2、化学性质（1与强碱反应H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O思考：CO2＋H2O＝H2CO3，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3。那怎样制备H2SiO3呢？向饱和Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入稀盐酸现象结论方程式滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有透明的硅酸凝胶产生Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水Na2SiO32HCl=H2SiO3胶体2NaCl实验4-13、硅酸制备如何通过反应证明酸性比碳酸还弱Na2SiO3CO2H2O==Na2CO3H2SiO3↓向硅酸盐溶液中加入盐酸或通入CO2Na2SiO3溶液大理石+稀盐酸稀盐酸大理石饱和碳酸氢钠溶液硅酸钠溶液学生实验想一想敞口存放的硅酸钠溶液为什么变浑浊？现象：生成白色凝胶结论：硅酸钠溶液可以和CO2反应生成硅酸，所以要密闭保存试剂二氧化硅氢氧化钠溶液氢氟酸浓硫酸试剂瓶细口瓶，磨口塞广口瓶细口塑料瓶细口瓶，橡皮塞练习1、实验室有几种试剂，根据它们各自的性质，选择适当的试剂瓶盛放。请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。2、下列说法正确的是（）A．SiO2溶于水显酸性B．CO2通入水玻璃硅酸钠的水溶液）可得硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2晶体中不存在单个SiO2分子BD4、硅胶硅酸浓度较小---硅酸溶胶，硅酸浓度较大---硅酸凝胶硅酸凝胶干燥脱水——硅酸干凝胶，称为硅胶，（SiO2）干燥剂，催化剂载体原硅酸H4SiO4白色胶状沉淀，弱酸硅酸可看成原硅酸失去一个水得到的常见硅酸盐矿物思考:

看书学习如何将硅酸盐用氧化物的形式表示？四、硅酸盐2、大多不溶于水，化学性质很稳定1、是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。3、结构复杂，用SiO2和金属氧化物组合形式表示金属氧化物写在前面，再写SiO2，最后写H2O；氧化物之间用“·”隔开。注意:改写后应与原来化学式中的原子个数比一样。粘土：Al2Si2O5OH4 长石：AlSi3O82O·Al2O3·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O要领：各元素写成相应的氧化物，化合价不变，元素守恒格式：金属氧化物·二氧化硅·水各氧化物前系数为最简整数比顺序：金属按活动顺序表硅酸盐的盐氧化物法书写规律用氧化物形式表示下列硅酸盐：1蛇纹石：H4Mg3Si2O92钙长石：CaAl2SiO63石棉：CaMg3Si4O124长石：AlSi3O85普通玻璃：CaNa2Si6O14·2SiO2·2H2O·Al2O3·SiO2·3MgO·4SiO2·Al2O3·6SiO2·Na2O·6SiO2五、硅酸钠1硅酸钠（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗称为水玻璃，呈碱性，可制备硅胶、木材防火剂、建筑、纸张的黏胶剂等。实验探究2取两条一样的干燥布条，分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干后，分别放置在酒精灯外焰处。观察现象。思考·交流放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论燃烧无明火，不燃烧Na2SiO3不易燃烧，可作防火剂无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃六硅酸盐产品交流·研讨硅酸盐产品简介硅酸盐产品水泥

陶瓷玻璃制造原料黏土、石灰石、石膏黏土、石英砂纯碱、石灰石、石英主要设备水泥回转窖玻璃窖生产条件高温煅烧高温烧结高温熔融主要成分硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙复杂，主要是硅酸盐硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅生产共同点都在高温下，发生了复杂的物理和化学变化，原料都有含硅的物质，产品都含有硅酸盐，且都是混合物。科学视野水泥回转窑玻璃A原料：纯碱、石灰石、过量石英（SiO2B设备：玻璃熔炉C条件：高温熔融D成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2E主要反应：Na2CO3SiO2=Na2SiO3CO2↑CaCO3SiO2=CaSiO3CO2↑F种类：普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃、铅玻璃等1:1:61:1:4种类特性用途普通玻璃在较高温度下易软化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光化学仪器；高压水银灯、紫外灯等的灯壳；光导纤维、压电晶体等光学玻璃透光性能好，有折光和色散性眼镜片；照相机、显微镜、望远镜用凹凸透镜等光学仪器玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀太空飞行员的衣服、玻璃钢等钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂运动器材；微波通讯器材;汽车、火车窗玻璃等几种特种玻璃景德镇传统名瓷之一的粉彩瓷享有盛誉的中国古代陶瓷高压钠灯透明氧化铝陶瓷科学视野生物陶瓷应用科学视野用高温结构陶瓷做的发动机叶片科学视野氮化硅陶瓷氧化铝透明陶瓷管具有特殊功能的含硅物质碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。硅钢（铁合金）导磁性良好，用作变压器铁芯分子筛：具有均匀微孔结构的铝硅酸盐Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O

主要作吸附剂和催化剂硅橡胶：既耐高温又耐低温制造飞机、火箭、导弹的零件和绝缘材料1．用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，不正确的是A．钙沸石CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OB．镁橄榄石Mg2SiO42MgO·SiO2C．长石AlSi3O82O·Al2O3·3SiO2D．高岭石Al2O3·2SiO2·2H2OC2．属于硅酸盐材料的是①水泥②玻璃③陶瓷④水晶A．①③④B．②③④C．①②④D．①②③D3．下列关于水玻璃的性质和用途叙述不正确的是

A．水玻璃是一种矿物胶，不能燃烧B．在建筑工业上可作黏合剂C．木材、织物浸过水玻璃后，不易燃烧D．水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质D当堂检测1有关硅元素的下列叙述中正确的是（）A．硅与任何酸都不反应B．硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。C．硅的性质很稳定，在自然界以游离态存在D晶体硅和无定形硅是同种物质2、在①浓硝酸②水③盐酸④氢氟酸⑤氢氧化钾溶液中，能与二氧化硅起化学反应的有（）A①②B②④C④⑤D③④3、下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是：A氢氟酸B浓硝酸