无机非金属材料的主角---硅(课件)

我们生存的地球、她坚硬的地壳是由什么构成的？硅的化合物构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%以上。第一节无机非金属材料的主角——硅C、Si的原子结构示意图。+14+6CSi硅原子既不易失去又不易得到电子，主要形成四价的化合物。硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的。存在：没有游离态，只有化合态——二氧化硅、硅酸盐。结晶形（石英晶体）无定形——硅藻土水晶玛瑙二、二氧化硅（SiO2）1、存在:硅石无色透明彩色环带或层状水晶玛瑙SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。结晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。石英水晶紫水晶蔷薇石英茶水晶黄水晶玛瑙根据SiO2的存在，分析SiO2有哪些物理性质？与CO2的物理性质有何区别？（从水溶性、硬度、熔点考虑）2、二氧化硅的物理性质物质SiO2CO2状态（常温）气体熔点-56.6℃沸点-78.5℃溶解性1：1硬度固体1610℃2230℃不溶大物理性质:_____________________________硬度大、熔点高、难溶于水每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原子相结合。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。[SiO4]四面体结构立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理和化学性质二氧化硅的结构纯净的SiO2:是制造光导纤维的主要原料石英：耐高温化学仪器（坩埚）、石英表、石英钟水晶：制光学仪器、高级工艺品玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品沙子：是基本的建筑材料3、二氧化硅的用途①与强碱反应SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O②与碱性氧化物反应4、二氧化硅的化学性质1、具有酸性氧化物的通性SiO2＋CaOCaSiO3高温思考：为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞?因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O4、二氧化硅的化学性质学中用1、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（）A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚C.铁坩埚D.氧化铝坩埚C解释：石英坩埚、玻璃坩埚中均含有SiO2，在加热的情况下会与NaOH发生反应：SiO2＋2NaOHNa2SiO3＋H2O，因此应当选用铁坩埚。①只能与HF反应4、二氧化硅的化学性质2、SiO2的特殊性：SiO2+4HFSiF4↑+2H2O用途：刻蚀玻璃（制作玻璃工艺品）用氢氟酸“刻”出的玻璃工艺品2、实验室能否用玻璃瓶盛装氢氟酸（HF）？为什么？实验室用塑料瓶来盛装HF。三、硅酸(H2SiO3)硅酸是一种白色粉末状的固体，它不溶于水；是一种弱酸，酸性比碳酸还弱，不能使指示剂变色。三、硅酸(H2SiO3)由于SiO2不溶于水，也不与水发生反应，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的在试管中加入3~5mL饱和Na2SiO3溶液，滴入1~2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象。实验4-1现象结论化学方程式Na2SiO3+2HClH2SiO3(胶体)+2NaClNa2SiO3呈碱性；硅酸难溶于水滴入酚酞溶液呈红色滴入盐酸有白色凝胶产生生成的硅酸逐渐聚合形成硅酸溶胶（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。(硅胶的基本成份是二氧化硅)硅胶的用途：干燥剂（吸水），吸附剂（多孔），催化剂的载体。硅酸是一种酸性比碳酸弱的酸，那么我们如何设计一实验来证明呢？实验探究实验：将CO2通入Na2SiO3溶液中现象：透明的硅酸凝胶生成方程式：Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3+Na2CO3结论：硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱②不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解∆H2SiO3==H2O+SiO2①弱酸性（酸性比碳酸弱）1、硅酸的性质H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3第二课时、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、物理性质：硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，K2SiO33、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：原子个数比不变硅酸钠：Na2SiO3Na2O·SiO2硅酸钙：CaSiO3CaO·SiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2O正长石：KAlSi3O8不能写成K2O·Al2O3·3SiO2，应写成K2O·Al2O3·6SiO2（2）氧化物法：4、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，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放入蒸馏水放入硅酸钠饱和溶液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）、硅酸钠的物理性质硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？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：（2）、硅酸钠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。Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓（3）、用途可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的黏合剂和木材、织物的防腐剂及防火剂②与盐反应①与酸反应Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3↓+2NaCl你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗陶瓷日用器皿、建筑饰材、卫生洁具成分：复杂，主要是硅酸盐制造原料：黏土、石英砂玻璃1、主要原料：纯碱、石灰石和石英。3、反应原理：复杂的物理、化学变化2、生产过程：（玻璃熔炉）Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高温高温4、玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2水泥广泛使用的建筑材料制造原料：黏土、石灰石、石膏具有特殊功能的含硅物质碳化硅（金刚砂）：硬度很大，可做砂纸、砂轮的磨料硅钢导磁性良好，用作变压器铁芯硅橡胶目前最好的既耐高温有耐低温的橡胶，可制作火箭、飞机的零件和绝缘材料三、硅单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。熔沸点很高、硬度很大（结构类似金刚石）、是良好的半导体。导电性介于导体和绝缘体之间。1、主要物理性质：2、化学性质：常温下硅单质的化学性质不活泼（1）常温下只和F2、HF、强碱反应Si+2F2===SiF4Si+4HF===SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2（2）加热时能和O2反应Si+O2====SiO2△3、用途：半导体材料、制合金、制太阳能电池等硅的工业制法1、制粗硅SiO2+2C=Si+2CO↑Δ2、粗硅提纯Si+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si+4HClΔ随堂练习：1、熔融烧碱应选用的器皿是()A.石英坩埚B.生铁坩埚C.普通玻璃坩埚D.陶瓷坩埚2、下列说法正确的是()A.硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在B.二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C.二氧化硅溶于水显酸性D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸BB3．要除去SiO2中混有的少量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4．下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是（）A．SiO2+2C=====Si+2CO↑B．SiO2+2NaOH=====Na2SiO3+H2OC．SiO2+4HF=====SiF4↑+2H2OD．SiO2+CaCO3=====CaSiO3+CO2↑5．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BBC6．制造光导纤维的主要原料是（）A．晶体硅B．二氧化硅C．石墨D．硅酸钠7．下列叙述正确的是（）A．自然界存在大量单质硅B．SiO2与任何酸都不起反应C．光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传输D．SiO2的化学性质活泼，能与很多物质发生化学反应BC8．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是（）A．①②③④B．②④C．①②③D．②③B