高中化学必修一硅.pptx

LOGO,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,*,LOGO,LOGO,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,*,LOGO,LOGO,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,*,第四章,非金属及其化合物,1/65,第一节无机非金属材料主角,硅,你知道美国硅谷吗？,Silicon vally,2/65,Si,元素在地壳中含量排在第几位？,3/65,在地壳中硅含量为,26.3%,，仅次于,氧,。,硅氧化物及硅酸盐够成了地壳大部分,岩石、沙子和土壤，约占地壳质量,90%,以上。在无机非金属材料中，硅一,直饰演中主要角色,4/65,原子结构,思索,1,：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉哪种元素最外层电子数与它相同？,Si,最外层电子数是,4,，碳也是。,思索,2,：碳、硅原子主要显几价？,正四价（,+4,价）,碳,是组成有机物主要元素,硅,是组成岩石和许多矿物主要元素,Si,在自然界中没有,游离态形式存在,5/65,（,1,）存在形式：,一、二氧化硅,SiO,2,地球上存在天然二氧化硅约占地壳质量,，其存在形态有,和,12,结晶型,无定形,6/65,结晶形（石英晶体）,无定形,硅藻土,水晶,玛瑙,1,、二氧化硅（,SiO,2,）,(1),存在,:,天然SiO,2,称为硅石,硅石,无色透明,彩色环带或层状,水晶,玛瑙,7/65,水晶,晶体二氧化硅,8/65,玛 瑙,玛瑙,9/65,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,2.,结构,.,SiO,2,原子晶体,10/65,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,SiO,2,是正四面体空间网状结构，,所以性质很稳定,11/65,坚硬难熔固体，,熔沸点比较高，,不溶于水，,硬度比较大。,3.,物理性质,12/65,二氧化碳,CO,2,二氧化硅,SiO,2,化学式,意义,状 态,硬 度,熔沸点,相同点,表示二氧化碳分子及其组成,表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比,气 态,固 态,很小,很大,能溶于水,不溶于水很 低,很 高,二氧化硅与二氧化碳物理性质对比,都属酸性氧化物,水 溶 性,13/65,活动与探究,为何二氧化硅和二氧化碳物理性质有这,么,大差异？,是结构上不一样,14/65,15/65,4,、化学性质（不活泼）：,（,a,）常温与氢氟酸（,SiO,2,很不活泼，,HF,是唯一能跟其反应酸）,4HF+SiO,2,=SiF,4,+2H,2,O,玻璃中含有,SiO,2,，所以能够用,HF,来刻蚀玻璃,SiO,2,不溶于水，不与水反应,视频,16/65,SiO,2,+Na,2,CO,3,Na,2,SiO,3,+CO,2,SiO,2,+CaCO,3,CaSiO,3,+CO,2,高温,（,b),酸性氧化物,特征：,与,碱性氧化物,反应,与,强碱,反应：,SiO,2,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,与,一些盐,反应：,SiO,2,+CaO=CaSiO,3,高温,（,有粘性，其溶液俗称水玻璃）,高温,SiO,2,既能跟酸,反应，又能跟,碱反应，但不是,两性氧化物,注意：,17/65,试验室盛装,NaOH,溶液试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为何吗？,18/65,二氧化硅,(,SiO,2,）,二氧化,(,CO,2,),物理性质,熔沸点高、硬度大,熔沸点低硬度小,与水反应,与碱反应,与碱性氧化物反应,与酸反应,与碳反应,高温,高温,高温,不反应,CO,2,+H,2,O=H,2CO,3,SiO,2,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,CO,2,+2NaOH=Na,2,CO,3,+H,2,O,SiO,2,+CaO=CaSiO,3,CO,2,+CaO=CaCO,3,SiO,2,+4HF=SiF,4,+2H,2,O,不反应,SiO,2,+2C=Si+2CO,CO,2,+C=2CO,19/65,5,、用途,因为,SiO,2,含有优良物理化学性能加上,SiO,2,在自然界广,泛存在，所以从古到今都被人类广泛地应用。,20/65,制光导纤维,石英玻璃制化学仪器,制石英表、石英钟,水晶制光学仪器和工艺品,玛瑙制精密轴承和装饰品,21/65,石英制品,22/65,用光导纤维,做,无开刀手术,光导纤维手术头灯,通信用光缆,光学纤维胃镜,23/65,水晶,石英、玛瑙,24/65,二氧化硅用来制光导纤维,光导纤维就是比头发丝还细、能传导光信号玻璃丝。,制造光导纤维材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于,通讯、传感、测量等，光纤通讯优点就是通信容量大，,一对光纤上可同时传送,3,万门电话。,25/65,练习,以下几个物质其主要成份不是二氧化硅是（）,红宝石,玛瑙,钻石,石英晶体,硅石,水晶,大理石,金刚砂,硅藻土,光导纤维,26/65,现象,结论,反应式,76,试验,观察现象并填写下表,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,2SiO,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,（胶体）,+2NaCl,二,.,硅酸(,H,2,SiO,3,),制备:,可溶性硅酸盐,（如,Na,2,SiO,3,）,与酸反应,27/65,2,、用,H,2,CO,3,也可制得,H,2,SiO,3,，可证实,H,2,SiO,3,酸性比,H,2,CO,3,弱。,SiO,3,2-,+H,2,O+CO,2,=CO,3,2-,+H,2,SiO,3,（胶体）,Na,2,SiO,3,+H,2,O+CO,2,（适量）,=Na,2,CO,3,+H,2,SiO,3,（胶体）,一、制备方法,1,可溶性硅酸盐,（如,Na,2,SiO,3,）,与酸反应,Na,2,SiO,3,+2HCl=H,2,SiO,3,（胶体）,+2NaCl,SiO,3,2-,+2H,+,=H,2,SiO,3,（胶体）,28/65,硅酸是一个,白色粉末状,固体,，,它溶解度,小；是一个弱酸，不能使指示剂变色,2,、物理性质,硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔硅酸干凝胶，称为“硅胶”,。,29/65,3,、,硅酸化学性质,与强碱发生中和反应,不稳定（比,H,2,CO,3,稳定），受热易分解,H,2,SiO,3,=H,2,O+SiO,2,H,2,SiO,3,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+2H,2,O,30/65,三、硅酸盐,1.,含义,：,硅酸盐是由硅、氧和金,属元素组成化合物总称,硅酸盐结构复杂固态化合物，,普通都不溶于水。,31/65,最简单硅酸盐是硅酸钠,（,Na,2,SiO,3,），俗称,泡花碱；,其水溶液俗称为,水玻璃,，可用作肥皂填料、木材防火剂等。,放入蒸馏水,现象,结论,水份蒸发后燃烧,放入,Na,2,SiO,3,溶液,水份蒸发后不燃烧,水份蒸发后，失去防火作用,防火效果好用作防火剂,P,77,试验,4-2,2,、硅酸钠,Na,2,SiO,3,32/65,花岗岩,33/65,长石,34/65,云母石,35/65,滑石,36/65,石棉,37/65,高岭土,38/65,粘土,39/65,3,硅酸盐表示方法,用,氧化物,形式表示,氧化物次序：,活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水,40/65,用氧化物形式表示硅酸盐组成,硅酸钠,Na,2,SiO,3,_,硅酸钙,CaSiO,3,_,高岭石,Al,2,(Si,2,O,5,)(OH),4,_,正长石,KAlSi,3,O,8,_,Na,2,O,SiO,2,Al,2,O,3,2,SiO,2,2,H,2,O,K,2,O,Al,2,O,3,6,SiO,2,CaO SiO,2,41/65,练习：,怎样用氧化物形式表示以下硅酸盐,石棉：,CaMg,3,Si,4,O,12,普通玻璃：,Ca,Na,2,Si,6,O,14,钙沸石：,Ca(Al,2,Si,3,O,10,)3H,2,O,CaO,3MgO4SiO,2,CaONa,2,O6SiO,2,CaO,Al,2,O,3,3SiO,2,3H,2,O,42/65,无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,4,、硅酸盐工业,4,、硅酸盐工业,43/65,陶瓷,原料,：,条件,：,黏土,高温烧结,44/65,景德镇陶瓷,45/65,玻璃,原料：,设备：,条件：,主要反应：,主要成份：,高温,SiO,2,+CaCO,3,=CaSiO,3,+CO,2,SiO,2,+Na,2,CO,3,=Na,2,SiO,3,+CO,2,高温,纯碱、石灰石、石英,硅酸钠、硅酸钙、,二氧化硅,高温熔融,玻璃窑,46/65,玻璃,47/65,特殊玻璃,有色玻璃,钢化玻璃,加入了不一样,金属氧化物,普通玻璃加热靠近,熔化,再,急速冷却,48/65,水泥,原料：,设备：,条件：,主要成份：,水泥回转窑,黏土、石灰石、石膏,煅烧,硅酸三钙、硅酸二钙、,铝酸三钙等,硅酸三钙,(,3CaOSiO,2,),硅酸二钙,(,2CaOSiO,2,),混合物,铝酸三钙,(,3CaOAl,2,O,3,),49/65,水泥,50/65,51/65,其它主要硅化物,SiC,硅钢,（,4,硅）,硅橡胶,（,金刚砂）,52/65,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,53/65,五、硅单质,1,、存在形式,自然界中没有游离态硅，只有化合态,单质硅分为晶型和无定形,2,、分布,自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于,氧。是组成矿物和岩石基本元素。,54/65,3.,物理性质,单质硅有晶体和无定形体，晶体硅结构与金刚石类似，,灰黑色、有金属光泽,、硬而脆固体。,熔沸点高，硬度大，,难溶于水。硅晶体导电性介于导体和绝缘体之间，是一个主要,半导体,材料。,55/65,（,1,）与氟气反应：,（,2,）与氢氟酸反应：,（,3,）与强碱溶液反应：,（,4,）与氯气反应：,（,5,）与氧气反应：,Si+2F,2,=,SiF,4,Si+4HF,=,SiF,4,+2H,2,Si+2NaOH+H,2,O,=,Na,2,SiO,3,+2H,2,Si+2Cl,2,=,SiCl,4,Si+O,2,=,SiO,2,4,、化学性质：,常温下反应,加热条件,56/65,5,、硅制备：,反应方程式：,SiO,2,+2C=Si+2,CO,高温,工业上，用,碳在高温下还原二氧化硅,方法可制得含有少许杂质粗硅。,制高纯度硅（精硅）方法：,（,1,）用氯气提取粗硅中硅,（,2,）用氢气还原四氯化硅得高纯度硅,SiCl,4,+2 H,2,=Si +4 HCl,高温,Si+2Cl,2,=SiCl,4,高温,（常温下呈液态）,57/65,6.,用途,晶体硅导电性介于导体和绝缘体之间,是良好,半导体材料,硅是信息技术关键材料,利用硅半导体性能，制成光电池，将光能转化为电能。,硅太阳能电池,58/65,硅用途非常广泛，可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还能够制太阳能电池，制铝合金、铁合金等各种合金。,硅芯片,59/65,太阳能电池,电脑中央处理器（,CPU,）,大规模集成电路,60/65,在美国旧金山，有个最大高科技工业园区，称之为,“,硅谷,”,，它是当代电子工业和计算机发展基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常主要作用。,以,硅,为基础而制成晶体管是计算机心脏。,硅在,电子工业,中主要作用,61/65,1,、,要除去,SiO2,中混有少许,CaO,杂质，最适宜试剂是 （）,A.,纯碱溶液,B.,盐酸,C.,硫酸,D.,苛性钠溶液,B,2,、常温下，能跟硅反应物质是（）,A.,烧碱溶液,B.,浓硫酸,C.,浓硝酸,D.,氢氟酸,A D,3,、以下物质中，不能用玻璃瓶来盛装是（）,A.,烧碱溶液,B.,浓硫酸,C.HF,氢氟酸,D.,碳酸钠溶液,C,62/65,4,、为确认,HCl,、,H,2,CO,3,、,H,2,SiO,3,酸性强弱，有些人设计用如右图装置，一次试验即可到达目标（无须再选取其它酸性溶液）。请依据此试验填空：,（,1,）锥形瓶内装某可溶性正盐固体，分液漏斗中所盛试剂是,_,。,（,2,）装置,B,所盛试剂是,_,，装置,B,所盛试剂作用是,_,。,（,3,）装置,C,所盛试剂是,_,，出现现象是,_,。,盐酸,饱和,NaHCO,3,溶液,除,CO,2,中含有,HCl,Na,2,SiO,3,溶液,产生白色凝胶,63/65,64/65,65/65,