无机非金属材料的主角——硅.ppt

.,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,第四章,非金属及其化合物,.,无机非金属材料的主角,硅,二氧化硅和硅酸,.,我们生存的地球，组成它坚硬的地壳的物质有哪些？,岩石、沙子、土壤的,主要成分是,硅的氧化物及硅酸盐。,岩石、沙子、土壤,.,一、硅在地壳中的含量,2.,自然界硅元素主要存在于,:,岩石、沙子和土壤,1.,地壳中的含量,:,仅次于氧，排在第二位,.,.,硅在元素周期表中的位置,研究硅元素 可别忘了我,.,碳和硅的比较,原子,结构,相似点,不同点,最外层电子数都是,4,个电子，原子既不容易失电子也不容易得到电子,.,主要形成,四价,(+4,价,),的化合物,。,碳是构成有机物,的主要元素,硅是构成岩石与许多矿物的主要元素,【,思考,】,碳、硅在自然存在形式有什么不同？,.,硅的存在状态,碳的存在形式：,3.,自然界硅存在的形态,:,硅在自然界无单质状态,只有化合态：如硅的氧化物和硅酸盐,硅的存在形式：,因为硅的,亲氧能力比碳更强,，在自然界中总是与氧相互化合的，,主要以,SiO,2,及硅酸盐形式存在。,单质、氧化物（,CO,2,）、碳酸盐,氧化物（,SiO,2,）、硅酸盐,.,一、二氧化硅,无色透明,无定形,(,硅藻土,),结晶形（石英）,地球上存在的,天然,二氧化硅称为（统称为）硅石,硅石,彩色环带或层状,水晶,玛瑙,存在形态,P74,沙子,.,结构,立体网状结构（了解，不要求）,一、二氧化硅（,SiO,2,）,SiO,4,四面体结构,SiO,2,(,化学式,),立体网状结构决定了,具有优良的物理和化学性质,O,Si,可见,Si,、,O,个数比为,1,：,2,.,二氧化硅的用途,一、二氧化硅,基本的建筑材料、装饰品、坩埚、光导纤维等,石英制品,玛瑙制品,光导纤维,.,水晶制品,.,物理性质（硬度、熔点、水溶性）,化学性质,一、二氧化硅,硬度大、熔点高、不溶于水,1.,类别：,与,强碱,反应生成盐和水,与碱性氧化物反应生成盐,SiO,2,+2 NaOH,Na,2,SiO,3,(,有粘性,),+H,2,O,SiO,2,+CaO CaSiO,3,高温,酸性氧化物,具有,酸性氧化物,的通性,.,一、二氧化硅,此反应常用于雕刻玻璃,2.,特性,与,氢氟酸,HF,反应,SiO,2,+4HF,SiF,4,+2H,2,O,思考：,SiO,2,既可与碱反应,也能与,氢氟酸反应,能否推断,SiO,2,为两性氧化物？,SiO,2,+2C,高温,3.,在,高温,下能与还原剂反应，表现,弱氧化性,Si+2CO,SiO,2,虽然能与,HF,发生反应，但是生成的氟化硅,不是盐，而且,HF,是唯一能与之发生反应的酸，,所以二氧化硅不属于两性氧化物,.,思考与交流,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？,实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,一、二氧化硅,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。,NaOH,溶液能与玻璃中的,SiO,2,反应生成粘性的,Na,2,SiO,3,，使,瓶塞与瓶口粘合,无法打开。,.,【,小结,】,二氧化硅的性质,二氧化碳,CO,2,二氧化硅,SiO,2,状 态,气 态,固 态,熔点、沸点很低,熔点高，硬度大,水 溶 性,微溶于水,不溶于水,化,学,性,质,与 酸,用 途,人工降雨，灭火，饮料,装饰、石英坩埚、光纤,与水反应,与碱性氧化物反应,与碱反应,CO,2,+H,2,O=H,2,CO,3,CO,2,+2NaOH=Na,2,CO,3,+H,2,O,CO,2,+CaO=CaCO,3,不 能,能与强碱反应,能与氢氟酸反应,高温,SiO,2,CaO=CaSiO,3,.,练习,下列叙述正确的是（）,A.,自然界中，硅主要以有游离态的形式存在,B.,石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅,C.,二氧化硅的化学性质活泼，能跟强酸或强碱的溶液发生化学反应,D.,自然界中的二氧化硅都存在于石英中,在一定条件下，,焦炭水氧化钙氢氟酸盐酸,氢氧化钾氯化亚铁氮气，不能和二氧化硅反应的是（）,A.,B.,C.D.,B,B,.,无机非金属材料的主角,硅,硅酸、硅酸盐,.,二、硅酸（,H,2,SiO,3,）,物理性质,制备,提示：,CO,2,H,2,O,H,2,CO,3,，但是,SiO,2,不能与水直接化合成,H,2,SiO,3,。,利用可溶性的硅酸盐,&,比硅酸强的酸反应制得,H,2,SiO,3,在水中溶解度很小，是一种,不溶性酸,，是一种白色固体，其酸性比,H,2,CO,3,还弱。,.,二、硅酸（,H,2,SiO,3,）,现象,结论,化学方,程式,滴入酚酞后溶液变为红色，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.Na,2,SiO,3,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。,Na,2,SiO,3,+2HCl=2NaCl +H,2,SiO,3,SiO,3,2-,+2H,+,=H,2,SiO,3,离子方程式,.,二、硅酸（,H,2,SiO,3,）,活动与探究：,硅酸是一种,比碳酸还要弱,的酸，请设计实验证明。,把,CO,2,通入,Na,2,SiO,3,溶液中，观察发生,的现象？,提示：,用,H,2,CO,3,可制得,H,2,SiO,3,，可证明,H,2,SiO,3,的酸性比,H,2,CO,3,弱。,SiO,3,2-,+H,2,O+CO,2,=CO,3,2-,+H,2,SiO,3,Na,2,SiO,3,+H,2,O+CO,2,=Na,2,CO,3,+H,2,SiO,3,.,化学性质,二、硅酸（,H,2,SiO,3,）,（,1,）酸性太弱，只能与,强碱,发生中和反应,H,2,SiO,3,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+2H,2,O,（,2,）不稳定（比,H,2,CO,3,稳定），受热易分解,H,2,SiO,3,=H,2,O+SiO,2,.,（双选）下列有关硅酸的说法正确的是（）,A.,硅酸受热易分解生成二氧化硅和水,B.,可用硅酸钠溶液与硫酸反应制备硅酸,C.,因为硅酸难溶于水，所以它不能与,NaOH,溶液反应,D.,硅胶有毒，不能用于食品干燥,二、硅酸（,H,2,SiO,3,）,AB,.,Thank You!,.,无机非金属材料的主角,硅,硅酸盐,.,定义,性质,组成表示（复杂硅酸盐）,一、硅酸盐,硅酸盐是由硅、氧、金属组成的化合物的总称,大多数不溶于水，化学性质稳定,.,Na,2,SiO,3,Na,2,OSiO,2,Al,2,(Si,2,O,5,)(OH),4,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,金属氧化物写在前面,再写,SiO,2,最后写,H,2,O,；,氧化物之间用“,”,隔开。,要领：,两边原子个数守恒,格式：,金属氧化物 二氧化硅 水,(,系数,出现分数应化为整数,),2),硅酸盐的氧化物法,P77,资料卡片,拆分原则,.,练习：把下列式子改写成氧化物的形式,1.,蛇纹石,:H,4,Mg,3,Si,2,O,9,2.,钙长石,:CaAl,2,SiO,6,3.,石棉,:CaMg,3,Si,4,O,12,4.,长石,:KAlSi,3,O,8,5.,普通玻璃,:CaNa,2,Si,6,O,14,6.,黏土,:Al,2,(Si,2,O,5,)(OH),4,3MgO2SiO,2,2H,2,O,CaO Al,2,O,3,SiO,2,CaO3MgO4SiO,2,K,2,O Al,2,O,3,6SiO,2,Na,2,OCaO6SiO,2,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,.,1,、硅酸钠（,Na,2,SiO,3,）,硅酸钠（,Na,2,SiO,3,),其水溶液俗称,水玻璃,，是制备,硅胶,和木材,防火剂,等的原料。,实验,4-2,放入蒸馏水,放入,Na,2,SiO,3,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,.,化学性质,1,、硅酸钠（,Na,2,SiO,3,）,与盐反应,与酸反应,Na,2,SiO,3,+2HCl=2NaCl +H,2,SiO,3,CaCl,2,+Na,2,SiO,3,=CaSiO,3,+2NaCl,思考：硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？,.,2,、用途,以黏土为原料,陶瓷,.,2,、用途,普通玻璃,:,以纯碱 、石灰石和石英 为原料，,经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。,(Na,2,CO,3,),（,SiO,2,）,玻璃,.,2,、用途,水泥,以黏土和石灰石为主要原料,.,具有特殊功能的含硅物质,硅钢,（铁合金）,导磁性良,好，用作,变压器铁,芯,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。,.,人造骨,生物陶瓷,具有特殊功能的含硅物质,.,二、硅单质,灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，是重要的半导体材料。,.,硅单质是从它的氧化物中提取出来的，主要化学反应如下：,2C(,焦炭,)+SiO,2,(,石英砂,)=Si(,粗硅,)+2CO,粗硅转变为纯硅（常用方法）：,Si(,粗,)+2Cl,2,=SiCl,4,；,SiCl,4,+2H,2,=Si(,纯,)+4HCl,高温,高温,二、硅单质,制备,P81 9,.,根据以上反应，回答下列问题：,（,1,）在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是,_,。,（,2,）在由粗硅制取纯硅的反应中，反应属于,_,反应（填四种基本反应类型）；反应属于,_,_,_,反应（填四种基本反应类型）；,H,2,的作用是,_,。,二、硅单质,还原剂,氧化还原,/,化合,氧化还原,/,置换,还原剂,.,二、硅单质,化学性质（了解）,Si,O,2,SiO,2,在高温条件下,单质硅能与,O,2,和,Cl,2,等非金属单质反应。,常温下化学性质不活泼，只能跟,F,2,、,HF,和,NaOH,溶液反应。,Si,2F,2,SiF,4,Si,4HF,SiF,4,2H,2,Si,2NaOH,H,2,O,Na,2,SiO,3,2H,2,.,练习,有下列物品或设备：,陶瓷餐具砖瓦,水泥路桥门窗玻璃水晶镜片石英钟表,玛瑙手镯硅太阳能电池,石英光导纤维,计算机芯片,（,1,）用到硅单质的是,_,（,2,）所用材料为,SiO,2,或要用到,SiO,2,的是,_,（,3,）所用材料为硅酸盐的是,_,.,关于硅及其化合物的叙述中，错误的是（）,A.,硅是良好的半导体材料,B.,二氧化硅能与石灰石反应：,SiO,2,+CaCO,3,=CaSiO,3,+CO,2,C.,可以用焦炭还原二氧化硅生产硅：,SiO,2,+2C=Si+2CO,D.,硅的化学性质活泼，在自然界中主要以化合态的形式存在,高温,高温,D,.,Thank You!,.,