人教版化学必修1-第四章非金属及其化合物第一节-无机非金属材料的主角-硅课件

第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角

——硅第一课时硅元素(silicon)在地壳中的含量硅26.3%问题1：请画出碳原子和硅原子的结构示意图。硅和碳结构和性质相似,既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成四价化合物。碳是构成有机物的主要元素硅是构成岩石和许多矿物的主要元素

碳在自然界既有游离态，又有化合态。问题2：比较碳和硅在自然界的存在。

硅是亲氧元素，在自然界没有游离态，只以化合态存在。硅以氧化物及硅酸盐的形式存在于岩石、沙子和土壤中、约占地壳总量的90%以上。

在无机非金属材料中，硅一直扮演着重要的角色。（1）存在天然二氧化硅（硅石）12%结晶形无定形水晶玛瑙1、二氧化硅(SiO2)石英晶体一、二氧化硅和硅酸沙子中水晶紫水晶玛瑙无定形二氧化硅

硅藻土

中国硅藻土资源丰富。全国10个省(区)有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有354处，总保有储量矿石3.85亿吨。仅次于美国，居世界第2位。在地区分布上，以吉林最多，占全国储量的54.8%，云南、福建、河北等地次之。矿床类型主要为火山物源沉积型矿床(吉林长白、山东临胸、浙江嵊州市硅藻土矿等)和陆源沉积型(云南寻甸、四川米易硅藻土矿等)矿床。SiO正四面体空间网状结构

（2）结构每个Si周围结合4个O，Si在中心,O在四个顶角，每个O为两个四面体所共有，即每个O与2个Si相结合。所以二氧化硅中Si与O的原子个数比为1:2，SiO2不是分子式是化学式。Si:1O:4×1/2=2（3）用途建筑材料、制玻璃原料、光导纤维、光学仪器、化学仪器、装饰品、工艺品

石英制品玛瑙饰物光导纤维光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大，一对光纤上可同时传送3万门电话。

光学纤维胃镜不溶于水的固体，熔、沸点比较高，硬度比较大。【思考与交流】二氧化硅具有哪些物理性质？化学稳定性如何？（5）化学性质比较稳定（4）物理性质①酸性氧化物的通性SiO2+H2O—不反应

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO==CaSiO3

高温SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2

高温SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2

高温问题：为什么实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。③弱氧化性工业上用此反应制备粗硅，这就是“从沙滩到用户”！②与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4

+2H2OHF能腐蚀或雕刻玻璃。因此盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。SiO2+2C==Si+2CO

高温2、硅酸(H2SiO3)H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3（2）化学性质①不稳定性：②弱酸性：（1）物理性质白色粉末状物质，不溶于水,在水中以H4SiO4的形式存在。H2SiO3==H2O+SiO2△H4SiO4=H2O+H2SiO3

酸性比碳酸还弱，不能使指示剂变色。

现象结论化学方程式Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3溶液呈碱性。溶液变为红色，滴入稀盐酸后，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生。可溶性硅酸盐与盐酸反应先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，静置后形成硅酸沉淀。【实验4-1】向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸（3）制备Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2(少）=Na2CO3+H2SiO3↓（4）硅胶

硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干凝胶，称为“硅胶”。Na2SiO3+2H2O+2CO2(过）=2NaHCO3+H2SiO3↓硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。

干燥硅胶

湿硅胶二、硅酸盐

1、含义：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。2、性质：固体，一般都不溶于水,化学性质很稳定。3、硅酸盐的表示方法：（1）化学式法或氧化物法活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O滑石3MgO.4SiO2.H2O长石：K2O·Al2O3·6SiO2

云母：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O石棉：CaO·3MgO·4SiO2

黏土或高岭土：Al2O3·2SiO2·2H2O硅酸钠（Na2SiO3)镁橄榄石（Mg2SiO4）钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2ONa2O·

SiO22MgO

·SiO2CaO

·Al2O3·3SiO2·3H2O硅酸钠不能燃烧且耐腐蚀，可用作肥皂填料、木材防火剂、粘合剂、制硅胶等。4、硅酸钠（Na2SiO3）关于硅酸盐说明：除硅酸钾、硅酸钠、以外均难溶于水。最简单的硅酸盐，可溶于水，俗称泡花碱，它的水溶液俗称水玻璃。放入蒸馏水放入Na2SiO3溶液现象结论水份蒸发后燃烧水份蒸发后不燃烧水份蒸发后，失去防火作用防火效果好用作防火剂【实验4-2】

传统无机非金属材料硅酸盐产品

陶瓷

水泥

玻璃5、硅酸盐产品t陶瓷（1）生产原料：黏土（2）生产过程：混合-成型-干燥-烧结-冷却隋带烧制的三彩陶骆驼家用陶瓷中国的瓷器驰名世界，英文“China”一词既指“瓷器”又指“中国”，这反映了在西方人眼中中国作为“瓷器故乡”的形象。江西景德镇有“瓷都”之称。

江苏宜兴有陶都之称。江西景德镇所烧制的薄胎瓷器被誉为：“洁如玉、明如镜、薄如纸、声如罄。”

陶瓷制品具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，一直为人们所喜爱。普通玻璃⑵生产过程：纯碱、石灰石和石英。

Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑

高温

⑴生产原料：高温⑶成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2组成的混合物。Na2O·CaO·6SiO2黏土和石灰石（1）生产原料：（2）成分：水泥硅酸三钙3CaO·SiO2硅酸二钙2CaO·SiO2铝酸三钙3CaO·Al2O3混合物碳化硅(金刚砂,SiC)：硬度大硅钢（4％）：高导磁性,作变压器铁芯硅橡胶：良好的弹性，既耐高温又耐低温。分子筛：吸附剂、催化剂6、特殊功能的含硅物质硅钢（15％）：作耐酸设备传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥新型无机非金属材料：新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等【科学视野】1、分类

三、硅单质晶体硅与无定形硅2、物理性质晶体硅的结构类似于金刚石，带有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬而脆。晶体硅的结构3、化学性质

常温下化学性质不活泼

Si+O2===SiO2Si+2F2=SiF4

Si+4HF=SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Si+C

==SiC4、用途晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料。晶体硅可用来制集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件。大规模集成电路电脑的中央处理器（CPU）硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔记本一样大小了。硅是信息技术的关键材料硅芯片硅太阳能电池利用硅的半导体性能，制成光电池，将光能转化为电能。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。

硅在电子工业中重要作用5、硅的工业制法：

粗硅：

纯硅：2C+SiO2===Si+2CO↑高温

Si+2Cl2=SiCl4

SiCl4+2H2===Si+4HCl高温1、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（）A、溶解性：CO2<SiO2B、酸性：H2SiO3>H2CO3C、熔点：SiO2>CO2（干冰）D、硬度：SiO2<CO2C【练习】

2、要除去SiO2中的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B3、实验室现提供下列试剂瓶：①细口磨口塞玻璃瓶②广口瓶③细口橡皮塞玻璃瓶④棕色广口瓶⑤细口塑料瓶，请选择合适的试剂瓶盛装下列试剂。A、二氧化硅__B、氢氧化钠溶液_C、硝酸银晶体__D、氢氟酸_E、浓硫酸__②③④⑤①再见！4、在世界的历史中，每一伟大而高贵的时刻都是某种热忱的胜利。7、许多人企求着生活的完美结局，殊不知美根本不在结局，而在于追求的过程。3、不懂时，别乱说;懂得时，别多说;心乱时，慢慢说;没话时，就别说。15、创富靠拼搏，靠毅力，坚持为民服务，相信成功的路上有我，有你。2、知识是座宝库，而勤奋就是开启宝库大门的钥匙。17、人的生命似洪水在奔流，不遇着岛屿、暗礁，难以激起美丽的浪花。12、能者上，庸者下，平者让。谁砸企业的牌子，企业就砸谁的饭碗。7、每一发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。11、千万人的失败，都有是失败在做事不彻底，往往做到离成功只差一步就终止不做了。15、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，