《第一节-无机非金属材料的主角——硅》PPT课件

无机非金属材料的主角——硅（第一课时）地球生物生存的根基——空气、水、阳光、硅酸盐1.了解二氧化硅及硅酸的性质与应用2.认识物质间既有相似性又有各自的特性重点：二氧化硅的性质和硅酸的制备难点：二氧化硅的结构学习目标：C、Si的原子结构示意图。+14+6CSi碳、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。非金属性：CSi硅元素在地壳中的含量为26.3%，仅次于氧。硅是一种亲氧元素,在自然界没有游离态，只有化合态——主要以熔点很高的氧化物（二氧化硅）和硅酸盐的形式存在。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，约占地壳质量的90%以上。结晶形（石英晶体）无定形——硅藻土水晶玛瑙一、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。二氧化硅中没有单个分子，用SiO2来表示二氧化硅的组成,表示Si与O的原子个数比为1:2,所以不是分子式而是化学式。[SiO4]四面体结构立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理性质一、二氧化硅2.结构SiO2的晶体结构图每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。一、二氧化硅用途：①以SiO2为主要成分的沙子是基本的建筑材料②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料③石英和玛瑙制作饰物和工艺品物理性质:_____________________________化学稳定性:_________________________通常条件下，很稳定熔点高、硬度大、难溶于水1.玻璃中含有SiO2，从物质组成和性质角度来分类，SiO2属于哪类物质？2.SiO2可能具有哪些化学性质？3、二氧化硅的化学性质（通常很不活泼）具有酸性氧化物的通性（1）与强碱反应生成盐和水SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O硅酸钠（2）与碱性氧化物反应生成盐（有粘性，其溶液俗称水玻璃）高温SiO2＋CaOCaSiO3SiO2+2OH—==SiO32-+H2O（2）难溶于水，不与水反应4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O（3）SiO2的特性——与氢氟酸（HF）反应*用途：雕刻玻璃1.为什么在实验室中盛放NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？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。2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？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.某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,推断SiO2为两性氧化物，是否正确?物质CO2SiO2物理性质无色无味气体、熔沸点低、微溶于水固体、熔沸点高、不溶于水化学性质与水反应与酸反应与碱反应与碱性氧化物反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+4HF==SiF4↑+2H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+Na2O==Na2CO3SiO2+CaOCaSiO3CO2+H2OH2CO3二氧化碳与二氧化硅比较酸性氧化物思考：，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3。那怎样制备H2SiO3呢？硅酸是一种怎样的物质呢？CO2+H2OH2CO3现象结论反应式①滴入酚酞溶液呈红色②硅酸难溶于水Na2SiO3+2HCl==H2SiO3(胶体)+2NaCl制备可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应①Na2SiO3溶液呈碱性②滴入盐酸有白色胶状沉淀产生二、硅酸(H2SiO3)Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3(胶体)实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。酸性较弱，比碳酸的酸性还弱；溶解度很小。二、硅酸(H2SiO3)干燥硅胶湿硅胶硅胶多孔，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。1、制备Na2SiO3+2HCl=H2SiO3（胶体）+2NaCl2、物理性质:白色，胶状，不溶于水的物质4、用途:可作干燥剂和催化剂的载体3、化学性质酸性比碳酸弱（2)不稳定性：H2SiO3==SiO2+H2O△强酸制弱酸原理（酸性HClH2CO3H2SiO3）（1)与强碱溶液反应：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O小结Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3（胶体）+2Na2CO3(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为______________。(2)装置B所盛的试剂是___________________________，其作用是________________________。练习1(3)装置C所盛试剂是________________________________，C中反应的离子方程式是_____________________________。(4)由此得到的结论是：酸性________＞________＞______。为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答：思考：直接将A中产生的二氧化碳通入到C中的硅酸钠溶中，能否证明H2CO3强于H2SiO3？盐酸饱和NaHCO3溶液吸收HCl气体Na2SiO3溶液HClH2CO3H2SiO3练习•教材P801.3.4三、硅酸盐硅酸盐结构复杂的固态化合物，一般都不溶于水，化学性质很稳定。1、含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称①最简单的硅酸盐，可溶于水②其水溶液俗称为水玻璃。③硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，可用作木材防火剂等；还可用于制备硅酸3.硅酸钠（Na2SiO3）三、硅酸盐放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论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、硅酸盐的表示方法：①化学式法：②氧化物法：硅酸钠：Na2SiO3硅酸钙：CaSiO3硅酸钠：Na2O·SiO2硅酸钙：CaO·SiO2三、硅酸盐硅酸盐的表示方法：(1)将硅酸盐中所有元素都写成氧化物(二氧化硅和氧化物的组合)。氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。(2)氧化物之间以“·”隔开。(3)注意原子守恒①硅酸钠NaSiO3②石棉CaMg3Si4O12③长石KAlSi3O8无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃四、硅酸盐工业（1）玻璃普通玻璃:以纯碱(Na2CO3)、石灰石和石英(SiO2)为原料Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑②主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2①有关反应的化学方程式：高温高温四、硅酸盐工业以黏土和石灰石为主要原料（2）水泥（3）传统硅酸盐陶瓷：传统硅酸盐陶瓷是以黏土为原料，经高温烧结而成。日常生活中常见的陶瓷有日用器皿、建筑饰材、卫生洁具等。（4）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硅橡胶最好的既耐高温又耐低温的橡胶。④分子筛具有均匀微孔结构的铝硅酸盐。硅酸盐t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、超导陶瓷等新型无机非金属材料：新型无机非金属材料的特征：（1）耐高温、强度高；（2）具有电学性质；（3）具有光学性质；（4）具有生物功能；1、硅的工业制法粗硅：纯硅：2C+SiO2===Si(粗)+2CO↑高温Si(粗)+2Cl2====SiCl4SiCl4+2H2===Si(纯)+4HCl高温五、硅单质四、硅单质2、硅的种类、结构、物理性质单质硅有晶体和无定形两种。晶体硅的结构与金刚石类似，是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性。3、化学性质四、硅单质Si+O2===SiO2Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑物质CO2SiO2化学性质与盐反应与碳反应制法CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3CO2+C2COSiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+2CSi+2CO↑CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑H2SiO3===SiO2+H2O△4、用途①晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料硅太阳能电池②利用硅的半导体性能，制成光电池，将光能转化为电能。四、硅单质电脑的中央处理器（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。硅的用途非常广泛，可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制太阳能电池，制铝合金、铁合金等多种合金。硅芯片2、结构材料——高温结构陶瓷：(1)氧化铝陶瓷(人造刚玉)：氧化铝透明陶瓷管氧化铝陶瓷制品高压钠灯的灯管就是用氧化铝陶瓷制作的。高压钠灯是发光效率很高的一种电光源，光色金白，在它的灯光下看物清晰，不刺眼。平均寿命长达1万小时～2万小时，比高压汞灯寿命长2倍，是白炽灯寿命的10倍，是目前寿命最长的灯。高压钠灯透明氧化铝陶瓷注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，由于没有一种能抵御高温钠蒸气（1400℃）强烈腐蚀的特殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。用高温结构陶瓷做的发动机叶片1.下列物质中属于纯净物的是()A.Na2CO3·10H2OB.水泥C.纯净的盐酸D.普通玻璃3.下列物质有固定熔点的是（）A.水泥B.玻璃C.Na2O·SiO2D.水玻璃2.下列叙述正确的是()（双选）A.酸均不能与酸性氧化物反应B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同ABDC本节小结1、学习了非金属元素硅的重要化合物二氧化硅和硅酸。2、学习了二氧化硅的重要性质及硅酸的制备。巩固小练：写出下列的化学方程式：１、二氧化硅和氢氟酸反应2、二氧化硅和氧化钙反应3、二氧化硅和氢氧化钠溶液4、实验室制取硅酸5、二氧化碳通入氢氧化钠溶液SiO2+4HF==SiF4↑+2H2OSiO2+CaO=高温=CaSiO3SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2ONa2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaClCO2+2NaOH=Na2CO3+H2O