化学1必修4.1《无机非金属材料的主角-硅》教学课件(1)

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美国硅谷第四小组硅谷

一角

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，而半导体的基本元件是硅片，所以该地区被称为“硅谷”。

硅谷SiliconValley生活中的硅电子工业革命中重要的原料—半导体材料—硅三峡大坝东方明珠

现代建筑离不开玻璃的装饰和采光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水晶水晶制品玛瑙二氧化硅的存在二氧化硅（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

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

美丽的玻璃雕花艺术

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

氧化性CO2+C=2COCO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反应SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OSiO2＋CaO=CaSiO3固态熔点低气态熔点高、硬度大SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O

SiO2+2C=Si+2CO↑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(1)很不活泼：常温下，不与水也不与酸（HF除外）反应

(2)氧化物的通性：①与生石灰反应：

②与烧碱溶液反应：

(3)特性：与氢氟酸反应【小结】二氧化硅与生产活

1,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？

NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成可溶于水的Na2SiO3，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。

SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O

实验室盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶你知道吗？二氧化硅的性质和用途雕刻精美的玻璃制品

HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。

SiO2

＋4HF=SiF4↑＋2H2O2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？此反应常用于雕刻玻璃

SiO2

＋4HF=SiF4↑＋2H2O二氧化硅的性质和用途

想一想，议一议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

现象结论化学方程式离子方程式

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。

2.二氧化硅的结构和性质

3.硅酸制取原理、性质和硅胶的用途

4.硅酸的酸性比碳酸弱的实验事实学后应知课堂练习1、光纤通讯是光作为信息的载体，让光在光导纤维中传输，制造光导纤维的基本原料是（）A．铜B．石英C．钢D．铝2、玻璃的主要成分之一是二氧化硅。能在玻璃上进行刻蚀，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是（）A.烧碱B.纯碱C.氢氟酸D.盐酸BC3、下列物质主要成分不是二氧化硅的是（）A．硅胶B．水晶C．玛瑙D．硅石4、下列说法正确的是（）A．SiO2溶于水且显酸性

B．CO2通入水玻璃可得硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2晶体中存在单个SiO2分子A

课堂练习6、除去SiO2固体中混有的CaCO3固体，方法正确的是（）A．加水，过滤B．加热C．加盐酸，过滤D．加NaOH溶液，过滤

5、二氧化硅属于酸性氧化物的理由主要是（）A．硅是非金属元素B．二氧化硅对应的水化物是可溶性弱酸C．二氧化硅能与强碱反应生成盐和水D．二氧化硅不能与酸反应CC课堂练习

作业：课本P80

——4、5、7、10第四章非金属及其化合物

第二课时硅酸盐、硅单质三、硅酸盐和硅单质

第一节无机非金属材料的主角——硅

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

2.硅酸钠的性质和用途

3.硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊的原因。

4.硅单质的性质及广泛应用

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:Na2O·CaO·6SiO2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

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

——Na2O·SiO2

硅酸钙：CaSiO3

——

CaO·SiO2

高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4

——

Al2O3·2SiO2·2H2O

正长石：KAlSiO3不能写成K2O·Al2O3·3SiO2,应写成K2O·Al2O3·6SiO2（2）氧化物法资料卡片2、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碳和水的侵蚀后,逐渐风化分解,生成的可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，因其表面巨大且一般带负电，能吸附NH4+，K+等营养离子，从而具有保肥能力。硅酸盐是如何具有保肥能力的？思考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小木条

放入蒸馏水中放入硅酸钠饱和液中

现象

结论

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1.硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？

2.将用水玻璃浸过的、长期存放的鲜蛋敲碎，你会看到什么现象？

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：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓

能说明硅酸的酸性比二氧化碳酸性弱

观察到鲜蛋没有坏——用作防腐剂学后应知（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。①与酸反应Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓②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1.硅酸钠溶液俗称水玻璃,呈碱性，下列物质中,能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是()A.浓硫酸B.水玻璃C.氢氟酸D苛性碱A2.下列物质中能跟SiO2发生反应的是()A盐酸B硝酸C硫酸D烧碱溶液D练一练四、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

晶体硅的结构模型熔点高，硬度大。②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。Si＋2F2＝SiF4

Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑Si＋O2SiO23、化学性质

工业上，用焦炭在高温下还原石英砂可制得粗硅，粗硅跟氯气反应经提纯得到SiCl4后，再用氢气还原制得纯硅：4.硅的工业制备硅单质SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑①Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4②SiCl4＋2H2＝Si(纯)＋4HCl③

工业上，用焦炭在高温下还原石英砂可制得粗硅（SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑①），粗硅能跟氯气反应经提纯得到SiCl4后，再用氢气还原制得纯硅（Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4②，SiCl4＋2H2＝Si(纯)＋4HCl③)。根据以上反应回答下列问题（1）反应①中焦炭做（）

A.还原剂B.氧化剂C.二者都不是（2）反应②属于（），反应③属于（）

A.化合反应B.分解反应C.氧化还原反应

D.非氧化还原反应E.置换反应练一练AACCE5、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

【练习】

1.下列说法正确的是（）

A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品

B.水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2C.SiO2很稳定，与所有的酸都不反应

D.将石棉（CaMg3Si4O12）化学式改写成氧化物的形式：3(MgO·CaO)·4SiO2A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.2.硅酸钠的性质和用途

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气中会出现白色浑浊的原因。学后应知

四、典型例题

1.石英砂(主要成分为SiO2)是一种常用工业原料,其中常混有少量碳酸钙,要除去石英砂中的少量碳酸钙,应采用的方法是()A.用水溶解后过滤分离

B.用稀硫酸溶解后过滤分离

C.用酒