无机非金属材料的主角---硅h(上.ppt

1、,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。,硅元素(silicon)在地壳中的含量,非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角_硅,从原子结构角度认识硅,共同点：既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成四价化合物。,C,Si,CO2 H2CO3 Na2CO3 CaCO3,SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 CaSiO3,不同点：碳在自然界中有单质存在，硅则与氧化合，只有化合态（二氧化硅、硅酸盐）,结论：碳化学性质比硅稳定，硅有亲氧性；,碳-统治了有机界：碳是构成有机物的主要元素。,硅统治了无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。,资料卡片

2、: 在25和101kPa的条件下,由单质生成1molCO2时放热393.5kJ;而在同样条件下,生成1molSiO2时放热910.9kJ。放热越多,其生成物通常越稳定,可见SiO2比CO2更容易生成,而且更稳定。,硅的亲氧性强于碳的亲氧性。,因此硅元素在氧化气氛包围的地球上，硅主要以SiO2及硅酸盐形式存在。,思考：阅读资料卡片，比较碳、硅亲合氧的能力及硅在自然存在形式？,？,讨论：阅读课本P74-75页试画出由硅石开始的树状分类图。,硅石,结晶形（石英）,无定形（硅藻土）,水晶,玛瑙,一、二氧化硅(silicon dioxide),水 晶,玛 瑙,光导纤维,现代通信用光缆,光学纤维胃镜,用光

3、导纤维做 无开刀手术,光导纤维手术头灯,光导纤维,石英坩埚,二氧化硅的用途,制晶体硅,石英坩埚,光导纤维,石英手表,玻璃仪器,耐磨器皿,SiO2,精密仪器轴承,一、二氧化硅(silicon dioxide),请根据SiO2的存在和应用思考:,二氧化硅具有哪些物理性质?化学稳定性如何?你的根据是什么?SiO2的这些性质是由什么决定的？,结构与性质的关系：SiO2的立体网状结构,物理性质：熔点高，硬度大的固体 不溶于水，纯净的SiO2晶体无色透明,二氧化硅,二氧化硅的晶体结构示意图,可见Si、O个数比为,SiO2,1：2,Si,O,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗

4、？,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。,（1）、具有酸性氧化物的通性,与强碱反应生成盐和水,与碱性氧化物反应生成盐,（有粘性，其溶液俗称水玻璃）,SiO2 + H2O,（2）与氢氟酸反应（特性）,你知道吗？ 如何在玻璃上雕刻?这门工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？,与其它酸不反应（H2SO4、HNO3、HCl）,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。,(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”！,高温,电炉,二、硅酸(H2SiO3),实验4-1:向Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入稀盐酸。,滴

5、入酚酞溶液呈红色，,Na2SiO3溶液呈碱性,问题研究1：怎样由石英(SiO2)制取硅酸？,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（胶体）,问题研究1：怎样由石英(SiO2)制取硅酸？,硅酸难溶于水,滴入盐酸红色变浅接近消失，溶液呈胶状,生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流动），硅酸凝胶经过干燥脱水就形成硅胶。 硅胶的用途： 干燥剂（吸水）， 吸附剂（多孔）， 催化剂的载体。,已知硅酸酸性比碳酸弱,请你描述将CO2通入到饱和的Na2SiO3溶液中产生的现象并写出有关化学反应方程式。,问题研究2：,现象：生成白色胶状沉淀。,方程式：

6、,Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 +Na2CO3,Na2SiO3+2H2O+2CO2=H2SiO3 +2NaHCO3,反应原理：强酸制弱酸,1、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( ) A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸钠溶液,练一练,C,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 氢氧化钠溶液,练一练,B,3、试设计一简单实验方案,检验某生石灰样品中含有石灰石、石英, ,有关反应的离子方程式为 .,取少量的样品研细放入试管中与过量的盐酸反应,若产生气体,说明样品中有石灰石,若仍有不溶物,说明样品中有石英。,CaCO3

7、 + 2H+ =Ca2+CO2+ H2O,练一练,课堂小结,作业：完成有关反应方程式。,预习了解:硅的重要化合物对人类文明的贡献-玻璃、水泥、陶瓷,1.课本P80 1,3,4,5,10 2.硅这一家子,作业:,中国瓷器,三、硅酸盐,结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定。,硅酸钠（Na2SiO3), 其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。,是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。,实验4-2,当水分蒸发后燃烧,当水分蒸发后不易燃烧,用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火,制备木材防火剂的原料,2、硅酸盐组成表示,活泼金属氧化物较活泼金属氧化物SiO2H2O,Na2O SiO2,2MgO S

8、iO2,CaO Al2O3 3SiO23H2O,K(Al3Si3O10)(OH)2,传统无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,生产原料：黏土（Al2O32SiO22H2O ） 生产设备：陶瓷窑 生产过程：混合-成型-干燥-烧结-冷却 主要性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、 绝缘、易成型,陶 瓷,生产原料：纯碱、石灰石、石英 （Na2CO3、CaCO3、SiO2） 生产设备：玻璃窑 反应原理： 主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2,玻 璃,有色玻璃,钢化玻璃,加入了不同的金属氧化物,普通玻璃加热接近熔化再急速冷却,玻璃,生产原料：石灰石、黏土 （CaCO3、 Al2O32SiO22H2O ） 生产设备：水泥回转窑 主要成分：3CaOSiO2 2CaOSiO2 3CaOAl2O3,水 泥,具有特殊功能的含硅物质,1、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。,2、硅 钢 （铁合金） 导磁性良好，用作变压器铁芯,3、硅橡胶,4、分子筛,新