第四章第一节无机非金属材料的主角——硅.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,奇峰峻岭的黄山,硅的氧化物及硅酸盐,构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤的主要成份是什么？,硅的存在与分布,存在：没有游离态，只有化合态,分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。,（2）含量多,（3）化合态,（1）分布广,硅的氧化物和硅酸盐,达26.3%,岩石、沙子和土壤,硅为亲氧元素,(,与碳不同,),，在地球上的硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在,自然界中硅的存在,有何特点？,由下列结构示意图你能得到什么结论？,2,、硅与碳结构相似，因而性质相似,2 8 4 2 4,+14,+6,Si C,1,、硅与碳的原子结构相似，最外层均有,4,个电子,3,、,硅,与,碳,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,一、二氧化硅和硅酸,硅,是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的,(,与碳不同,),存在形式：,氧化物 硅酸盐,（一）、二氧化硅,(SiO,2,),石英晶体是结晶的,SiO,2,，,无色透明的,叫做水晶,，具有彩色环带状或层状的,叫玛瑙,二氧化硅,(,天然硅石,),结晶形,无定形,玛瑙,水晶,玛瑙,水晶,四面体结构,网状结构决定了,SiO,2,具有优良的物理和化学性质,物理性质,:_,化学稳定性,:_,硬度大、熔点高、难溶于水,很稳定,根据,SiO,2,的存在和应用，请你分析以下问题：,SiO,2,具有哪些物理性质？化学稳定性如何？你的根据是什么？,SiO,2,这些性质是由什么决定的？,讨论：已知二氧化硅是一种酸性氧化物，其中硅的化合价为4价，请你预测二氧化硅的化学性质。,(1),属类：,(2),价态：,(3),特性,SiO,2,为酸性氧化物,SiO,2,中,Si,显,+4,价为最高价,（,1),具有酸性氧化物的通性,1,、二氧化硅的化学性质,（,2),具有弱氧化性,高温,SiO,2,+2C,=,Si+2CO,（,3),特性,此反应常用于雕刻玻璃,高温,与碱性氧化物反应生成盐,SiO,2,CaO=CaSiO,3,SiO,2,4HF=SiF,4,2H,2,O,与强碱反应生成盐和水,SiO,2,2NaOH=Na,2,SiO,3,H,2,O,总 结,SiO,2,CO,2,所属类型,物理性质,色 态,熔沸点,硬 度,溶解性,化学性质,CO,2,+2NaOH,=Na,2,CO,3,+,2,O,SiO,2,+2NaOH,=Na,2,SiO,3,+,2,O,高温,SiO,2,+Na,2,O=Na,2,SiO,3,坚硬难熔固体,高,大,不溶于水,无色气体,低,小,溶于水,CO,2,+Na,2,O=Na,2,CO,3,高温,酸性氧化物,酸性氧化物,CO,2,+H,2,O=H,2,CO,3,不反应,与水反应,与碱反应,与碱性氧化物反应,SiO,2,+2C=Si+2CO,高温,CO,2,+C=2CO,高温,氧化性,答：,玻璃中的,SiO,2,与,NaOH,反应生成有粘胶性的硅酸钠,学以致用,答：,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,SiO,2,既可与碱反应,也能与,氢氟酸反应,推断,SiO,2,为两性氧化物。是否正确,?,（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？,（2）,实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,错误。两性氧化物与酸、碱反应生成盐和水,2,、用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器、利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。,现象,结论,反应式,滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成,Na,2,SiO,3,溶液呈碱性，与酸反应生成了,H,2,SiO,3,Na,2,SiO,3,+2HCl=H,2,SiO,3,+2NaCl,（二）、硅酸(,H,2,SiO,3,),实验,4-1,：,试管中加入,2,L Na,2,SiO,3,饱和溶液，滴入,1,滴酚酞试液，再用胶头滴管逐滴滴入稀盐酸，边滴边振荡，至红色变浅并接近消失停止，观察现象。并填写下表：,Na,2,SiO,3,+2HCl=H,2,SiO,3,+2NaCl,1,、制备,2,、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：,H,2,SiO,3,=SiO,2,+2H,2,O,强酸制弱酸原理（酸性,HClH,2,CO,3,）,（,1),与强碱溶液反应：,H,2,SiO,3,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+2H,2,O,如何以,SiO,2,为主要原料制取硅酸,?,SiO,2,2NaOH=Na,2,SiO,3,H,2,O,Na,2,SiO,3,+2HCl=H,2,SiO,3,+2NaCl,学以致用,SiO,2,H,2,SiO,3,Na,2,SiO,3,硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢？请你设计一个实验论证你的推断。,实验探究,实验：,将,CO,2,通入,Na,2,SiO,3,溶液中,现象：,透明的硅酸凝胶生成,方程式：,Na,2,SiO,3,+H,2,O+CO,2,=H,2,SiO,3,+Na,2,CO,3,结论：,硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱,二、硅酸盐,硅酸盐,是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。,结构复杂,一般不溶于水,化学性质很稳定,硅酸钠,（,Na,2,SiO,3,),其水溶液俗称,水玻璃,硅酸盐表示方法：,硅酸盐的种类很多，结构复杂，为了方便记忆和计算，常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成,原则：金属氧化物（较活泼 较不活,泼）,非金属氧化物,方法：1、找组成元素,2、写成氧化物的形式,3、原子个数比不变,4、检查有无遗漏,请用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成：,硅酸钠（,Na,2,SiO,3,）,镁橄榄石（,Mg,2,SiO,4,）,高岭土,Al,2,(Si,2,O,5,)(OH),4,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,制备木材防火剂的原料,硅酸盐的丰富性和多样性,陶瓷,日用器皿、建筑饰材、卫生洁具,玻璃,普通玻璃,:Na,2,OCaO6SiO,2,1,、,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）,Na,2,CO,3,+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+CO,2,CaCO,3,+SiO,2,=CaSiO,3,+CO,2,高温,高温,4,、玻璃的主要成分：,Na,2,SiO,3,、,CaSiO,3,、,SiO,2,5,、玻璃态物质,玻璃,没有固定的熔点。,没有一定的熔点而在某一温度范围内逐渐软化的物质。（介于晶体与非晶体之间。）,实例,特性,定义,玻璃态物质,几种常见玻璃简介,普通玻璃,因混有铁的化合物显浅绿色,蓝玻璃,红玻璃,铅玻璃,光学仪器玻璃,钢化玻璃,光纤玻璃,光导纤维：,1964,年,8,月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父”。比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送,3,万门电话且中继距离长达,2050Km,，保密性能好。,在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现出特征颜色。,把普通玻璃放在电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大,46,倍，不易破碎。,6,、几种常见的玻璃,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,碳化硅（金刚砂）,硅钢,导磁性良好，用作变压器铁芯,硅橡胶,分子筛,具有均匀微孔结构的铝硅酸盐,新型陶瓷,生物陶瓷,人造骨,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,F,2,、,HF,、,强碱反应,Si+2F,2,=SiF,4,Si+4 HF=SiF,4,+2H,2,Si+2NaOH+H,2,O=Na,2,SiO,3,+2H,2,（,2,）加热时,能和,O,2,反应,Si+O,2,=SiO,2,3,、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,SiO,2,+2C=Si+2CO,2,、粗硅提纯,Si+2Cl,2,=SiCl,4,SiCl,4,+2H,2,=Si+4HCl,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,B,B,3,要除去,SiO,2,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,SiO,2,+2C=Si+2CO,B,SiO,2,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,C,SiO,2,+4HF=Si F,4,+2H,2,O,D,SiO,2,+CaCO3=CaSiO,3,+CO,2,5,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,B,B,C,6,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,SiO,2,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,SiO,2,的化学性质活泼，能与很多物质,发生化学反应,B,C,8,将过量的,CO,2,分别通入,CaCl,2,溶液；,Na,2,SiO,3,溶液；,Ca(OH),2,溶液；,饱和,Na,2,CO,3,溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是（）,A,B,C,D,B,