化学必修一第四章无机非金属材料的主角硅.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,*,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,*,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,*,*,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,第一节 无机非金属材料的主角,硅,1,生活中的含硅材料,2,3,硅胶干燥剂,4,硅在地壳中的含量为,26.3%,，仅次于氧。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。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要的角色。硅及其化合物都有哪些性质和用途呢？,美国硅谷,5,无定形,硅藻土,天,然,的,SiO,2,1.,二氧化硅（,SiO,2,）,（,1,）二氧化硅的存在,一、二氧化硅和硅酸,结晶形（石英晶体）,水晶,玛瑙,统称硅石,SiO,2,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,。,6,水晶,7,玛瑙,8,（,2,）二氧化硅的结构,SiO,2,是由,Si,和,O,按,1,：,2,的比例组成的立体空间网状结构，没有,SiO,2,分子存在，只存在硅、氧原子。,SiO,2,的晶体结构图,【科学视野】,9,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,SiO,2,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。,SiO,4,四面体结构,Si,O,二氧化硅晶体结构,10,石英研钵,光导纤维,（,3,）二氧化硅的用途,坩埚,水晶,SiO,2,的,网状结构,决定它具,有优良的物理化学性能，加上,SiO,2,在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用着。,11,二氧化硅的用途,光学纤维胃镜,12,水晶制品,玛瑙制品,饰品,13,根据,SiO,2,的存在和用途,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,?,【思考与交流】14,氢氟酸（,HF,）是唯一能与,SiO,2,反应的酸,15,16,【提示】,这种说法不正确。,SiO,2,虽然能与氢氟酸反应，但产物,SiF,4,不是盐，所以,SiO,2,只是酸性氧化物。,SiO,2,4HF=SiF,4,2H,2,O,SiO,2,2NaOH=Na,2,SiO,3,H,2,O,17,与盐反应：,Na,2,CO,3,+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+CO,2,CaCO,3,+SiO,2,=CaSiO,3,+CO,2,高温,高温,弱氧化性：,SiO,2,+2C=Si+2CO,高温,Si0,2,高温下与,C,作用可制取粗硅,18,SiO,2,和,CO,2,的比较,19,20,21,22,2,、硅酸,(,H,2,SiO,3,),硅酸是一种,白色粉末状,的,固体,，,不溶于水,；是一种,弱酸,，,酸性比碳酸还弱，,不能使指示剂变色。,硅酸是常见酸中唯一不溶于水的酸,23,（,1,）硅酸的制备：,方案,1,：,利用,SiO,2,与水反应制取,方案,2,：,强酸制弱酸,提示,：,酸性：,HCIH,2,CO,3,H,2,SiO,3,发散思维：硅和碳同一主族，都为,+4,价，碳酸制取与硅酸制取应有一定相似之处,24,Na,2,SiO,3,溶液呈,性，硅酸是一种,滴加酚酞试液后溶液呈,色,滴加稀盐酸后溶液变为无色,有,结论,实验现象,实验操作,Na,2,SiO,3,溶液与盐酸反应的化学方程式：,；,红,碱,白色的胶状沉淀生成,Na,2,SiO,3,+2HCl=H,2,SiO,3,+2NaCl,不溶于水的白,色固体,硅酸的制备：,25,分析以上制取原理，若将,CO,2,通入,Na,2,SiO,3,溶液中有何现象,?(,提示,:,碳酸的酸性强于硅酸的酸性,),【提示】,有白色胶状沉淀产生。由于碳酸的酸性强于硅酸，所以会发生反应：,Na,2,SiO,3,+H,2,O+CO,2,=Na,2,CO,3,+H,2,SiO,3,【想一想】,说明,酸性,:,碳酸比硅酸,强,26,H,2,SiO,3,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+2H,2,O,不稳定：受热易分解。,H,2SiO,3,=H,2,O+SiO,2,（,2,）化学性质,:,弱,酸性：只能与强碱发生中和反应。,27,生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体溶液,硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的，胶冻状的硅酸凝胶。硅水凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为,“,硅胶,”,。硅胶多孔，吸附水分能力强，常常用作干燥剂。也可用作催化剂的载体。,（,3,）用途,干燥硅胶,28,硅胶泳帽,硅胶干燥剂,不溶于水、不透水,耐腐蚀、稳定,无味无毒,吸附水的能力强,29,硅酸盐,结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定。,1.,最简单的硅酸盐：硅酸钠（,Na,2,SiO,3,),可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料，还可以作为矿物胶。,硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。,二、硅酸盐,30,【实验,4,2,】硅酸钠的性质实验,取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和,Na,2,SiO,3,饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干（不再滴液）后，同时分别放置在酒精灯外焰处。观察现象。,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）,31,拆分原则,要领：,两边原子个数守恒,，,格式：金属氧化物、二氧化硅、水,顺序：金属按活动顺序表,硅酸盐的表示方法,用氧化物的形式表示,a,活泼金属氧化物,b,较不活泼金属氧化物,c,SiO,2,d,H,2,O,例：将下列硅酸盐用氧化物的形式表示出来：,钠长石,(NaAlSi,3,O,8,),：,。,黏土,(Al,2,Si,2,O,5,(OH),4,),：,。,Na,2,OAl,2,O,3,6SiO,2,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,2,、硅酸盐组成表示,32,硅酸钠（,Na,2,SiO,3,),镁橄榄石（,Mg,2,SiO,4,）,钙沸石,Ca(Al,2,Si,3,O,10,)3H,2,O,活泼金属氧化物,较活泼金属氧化物,SiO,2,H,2,O,Na,2,O,SiO,2,2MgO,SiO,2,CaO,Al,2,O,3,3SiO,2,3H,2,O,33,传统无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,阅读教材,78-79,3,、硅酸盐产品,陶瓷 玻璃 水泥,3,、硅酸盐产品,陶瓷 玻璃 水泥,34,（,1,）玻璃：,普通玻璃,:,以纯碱,(Na,2,CO,3,),、石灰石和石英,(SiO,2,),为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。,Na,2,CO,3,+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+CO,2,CaCO,3,+SiO,2,=CaSiO,3,+CO,2,主要成分：,Na,2,SiO,3,、,CaSiO,3,、,SiO,2,(Na,2,O,CaO,6SiO,2,),有关反应的化学方程式：,高温,高温,35,有色玻璃,钢化玻璃,加入了不同的金属氧化物,普通玻璃加热接近熔化再急速冷却,玻璃,36,以黏土和石灰石为主要原料,经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，研成细粉就得到水泥。,石膏的作用是调节水泥硬化速度。,（,2,）水泥：,37,（,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。,38,（,4,）具有特殊功能的含硅物质：,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。,硅钢,（铁合金）导磁性良好，,用作变压器铁芯。,39,硅橡胶,最好的既耐高温又耐 低温的橡胶，用于制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料等。,分子筛,具有均匀微孔结构的铝硅酸盐，主要用作吸附剂和催化剂。,40,1.,硅的存在和状态：,(1),在自然界中硅元素只有化合态，无游离态；,(2),与碳相似，单质硅也有晶体硅和无定形硅。,2.,物理性质：,晶体硅的结构与金刚石类似，灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔沸点较高。,三、硅单质,(,晶体硅是良好的半导体材料,),41,3.,化学性质：,在常温下,硅的化学性质不活泼,除氟气、氢氟酸和强碱外,硅不跟其他物质如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。,SiO,2,+2C=Si+2CO,高温,粗硅提纯：,Si+2Cl,2,=SiCl,4,高温,SiCl,4,+2H,2,=Si+4HCl,高温,4.,工业制粗硅：,42,5.,硅的用途,硅芯片是各种计算机、,微电子产品的核心。,硅太阳能电池,43,一、,SiO,2,和,H,2,SiO,3,SiO,2,酸性氧化物可以与,HF,反应,H,2,SiO,3,比碳酸还弱的酸,三、单质硅,结构与金刚石的相似,二、硅酸盐工业,44,1.,下列说法正确的是,(),A.,二氧化硅溶于水显酸性,B.,二氧化碳通入水玻璃,(Na,2,SiO,3,的水溶液,),可以得到原硅酸,C.,因为高温时,二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强,D.,二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸,B,45,2.,硅酸钠溶液俗称水玻璃,呈碱性。下列物质中,能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是,(),A.,浓硫酸,B.,水玻璃,C.,氢氟酸,D,苛性碱,A,46,3.,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,47,4,硅及其化合物在材料领域中应用广泛。下列叙,述中不正确的是,(),A.,硅单质可用来制造太阳能电池,B.,硅单质是制造玻璃的主要原料,C.,石英,(SiO,2,),可用来制作工艺品,D.,二氧化硅是制造光导纤维的材料,B,48,