第四章非金属及其化合物第一节12.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,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 非金属及其化合物,黄山,泰山,昆仑山,第一节 无机非金属材料的主角,硅,学习目标：,一、了解二氧化硅的结构，掌握二氧化硅的,化学性质；,二、掌握硅酸的性质及其用途；,1,、画出碳和硅的原子结构示意图,分析：,既不易失电子，又不易得电子，主要形成四价的化合物。,2,、,常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有，硅以什么形式存在的？,想一想,硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的，所以在氧化气氛包围的地球上，硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在。,一、二氧化硅,（,12%,）,结晶形：石英,无定形（沙子）,水晶,玛瑙,1,、存 在,硅石,Si,O,2,、结构,结构：,SiO,2,晶体的基本结构单元呈,体，每个,Si,原子周围结合,个,O,，每个,O,原子跟,个,Si,相结合，,Si,与,O,原子按,的比例组成,的晶体。,正四面,4,2,2:1,立体网状结构,3,、用途,主要用作装饰、石英坩埚、光纤,物理性质：,SiO,2,溶于水，熔点,，硬度,。,难,高,大,化学性质：,性质稳定，不活泼，具有酸性氧化物的通性。,SiO,2,+,CaO,=CaSiO,3,SiO,2,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,高温,（,1,）,是酸性氧化物,Na,2,SiO,3,可溶于水，其水溶液俗名水玻璃，是一种矿物胶,A,、与强碱生成硅酸盐和水,B,、与碱性氧化物生成盐,（,2,）,难溶于水，不与水反应,4HF+SiO,2,=SiF,4,+2H,2,O,（,3,）,SiO,2,的特性,与氢氟酸（,HF,）反应,*,用途：雕刻玻璃,二氧化碳,二氧化硅,状态,物理性质,化,学,性,质,与水反应,与碱反应,与碱性氧化物反应,与酸反应,用 途,CO,2,+H,2,O=H,2,CO,3,CO,2,+2NaOH=Na,2,CO,3,+H,2,O,CO,2,+Na,2,O=Na,2,CO,3,CO,2,+CaO=CaCO,3,不反应,SiO,2,2NaOH,=,Na,2,SiO,3,H,2,O,SiO,2,CaO,=CaSiO,3,固 态,熔点低、可溶于水,气 态,熔点高、硬度大、难溶于水,SiO,2,4HF,=SiF,4,2H,2,O,人工降雨，灭火等,装饰、石英坩埚、光纤,二氧化硅的物理和化学性质和用途,讨论：,1,、为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中含,SiO,2,）？,2,、,实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？,用塑料瓶保存氢氟酸,想一想,：怎样设计实验制取,H,2,SiO,3,呢？,二、硅酸 （,H,2,SiO,3,）,温馨提示：,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,。,(1),性质,:,硅酸是一种白色固体，溶解度很小，而且是一种,弱酸,酸性比,H,2,CO,3,还弱。,(2),制备,:,制取原理：强酸制弱酸,现象,结论,化学方程式,离子方程式,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。,阅读课本,P,65,并,探究实验,4-1,Na,2,SiO,3,+2HCl=2NaCl +H,2,SiO,3,SiO,3,2-,+2H,+,=H,2,SiO,3,生,成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干,燥脱水就形成硅酸干凝胶，称为“硅胶”。常常,做干燥剂和催化,剂的载体。,（,3,）用途,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,想一想,用什么实验事实能够证明,硅酸的酸性比碳酸弱？,向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体，出现,白色浑浊，即用,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。（强酸制弱酸）,小结,:,1.,介绍了硅元素在自然界中的存在和含量,2.,二氧化硅的结构和性质,3.,硅酸制取原理和性质和硅胶的用途,4.,硅酸的酸性比碳酸弱的实验事实,1.,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.,碳酸纳溶液,2.,要除去,SiO2,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,课堂检测,AC,B,3.,下列物质中,主要成分不是,SiO2,的是（）,A.,金刚砂,B.,玛瑙,C.,水晶,D.,石英,4.,能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（）,A.CO2,溶于水形成碳酸，,SiO2,难溶于水。,B.CO2,通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀,C.SiO2,常温下是固体，CO2,常温下是气体,D.,氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，,通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀,A,B,5.,下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（）,A.CO,2,H,2,CO,3,B.SiO,2,Na,2,SiO,3,C.Na,2,O2Na,2,CO,3,D.SiO,2,H,2,SiO,3,D,6.A,是一种天然透明晶体，,B,是一种常见的无色无味的气体，可使澄清石灰水变浑浊。,A,虽不能溶于强酸，但却能溶于氢氟酸，并生成气体,C,，,A,和烧碱溶液反应生成,D,的水溶液，当气体,B,通入,D,的水溶液中，能生成白色胶状沉淀,E,，,E,加热后重新生成,A,。,（,1,）写出化学式,A,、,B,、,C,、,D,、,E,。,（,2,）写出有关反应的化学方程式。,想一想,如何用,SiO,2,制取,Na,2,SiO,3,？（用化学方程式来表示）,77,实验,、,硅酸钠：水溶液俗称“水玻璃”，具有,粘性,和,阻燃性,。木材防火剂及胶粘剂等。,放入蒸馏水,放入,Na,2,SiO,3,饱和溶液,现象,结论,三、硅酸盐：,由硅、氧和金属组成的化合物的总称,观察现象并填写下表,木条先变干，后燃烧,木条变干，不燃烧,Na,2,SiO,3,的水溶液可用作木材的防火剂,问一问,硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什,么现象？为什么？,硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。因,为发生下列反应2,）、硅酸钠化学性质,硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧，,不易被腐蚀，热稳定性好。,Na,2,SiO,3,CO,2,H,2,O,Na,2,CO,3,H,2,SiO,3,2,、,硅酸盐组成的表示（课本,P77,）,用金属氧化物,二氧化硅,水 的化学式表示,钾云母：,K,2,H,4,Al,6,Si,6,O,24,K,2,O 3Al,2,O,3,6SiO,2,2H,2,O,把下列式子改写成氧化物的形式,蛇纹石,H,4,Mg,3,Si,2,O,9,钙长石,CaAl,2,SiO,6,石棉,CaMg,3,Si,4,O,12,长石,KAlSi,3,O,8,普通玻璃,CaNa,2,Si,6,O,14,黏土,Al,2,(Si,2,O,5,)(OH),4,3,、硅酸盐产品及用途：陶瓷、玻璃、水泥,玻璃,玻璃,玻璃,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,（,1,）玻璃,原料：纯碱、石灰石、石英,设备：玻璃窑,条件：高温熔融,主要反应：,主要成分：硅酸钠、硅酸钙、,二氧化硅,高温,SiO,2,+CaCO,3,=CaSiO,3,+CO,2,SiO,2,+Na,2,CO,3,=Na,2,SiO,3,+CO,2,高温,水泥,（,2,）水泥,原料：黏土、石灰石、石膏,设备：水泥回转窑,条件：煅烧,主要成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等,陶器,瓷器,描述景德镇的陶瓷有这样一句话,:,薄如纸,声如磬,色如玉,.,（,3,）陶瓷,原料：黏土,条件：高温烧结,产品,主要原料,主要设备,反应条件,主要成分,水泥,粘土、石灰石、石膏,水泥回转窑,高温,硅酸三钙：,3CaOSiO,2,硅酸二钙：,2CaOSiO,2,铝酸三钙：,3CaOAl,2,O,3,玻璃,纯碱、石灰石、石英,玻璃窑,高温,Na,2,SiO,3,、CaSiO,3,、SiO,2,硅酸盐产品简介,新型,无机非金属材料的优点：,1,、能承受高温，强度高,2,、具有电学特性,3,、具有光学特性,4,、具有生物功能,新型无机非金属材料之一：,高温结构陶瓷、压电陶瓷,新型陶瓷,透明陶瓷、超导陶瓷等,三、硅单质,（,Si,）,2,、物理性质：,3,、化学性质,有金属光泽的灰黑色固体，熔点 高，硬度大。,1,、存在形式,晶体硅,无定形硅,你能根据硅的原子结构推测硅单质可能具有的化学性质,化学性质：,(,不活泼）,常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质如：氧气、氯气、硫酸等起反应，但在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。,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,SiO3,2H,2,Si,O,2,SiO,2,3,、硅的用途,集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等,。,集成电路 晶体管,工业上，用,焦炭,在高温下还原,石英砂,可制得粗硅,SiO,2,2C,Si,(,粗,),2CO,，又能跟氯气反应经提纯得到,SiCl,4,后再用氢气还原制得纯硅：,Si,(,粗,),2Cl,2,SiCl,4,，,SiCl,4,2H,2,Si,(,纯,),4HCl,。根据以上反应回答下列问题：,（,1,）反应,中焦炭做（）,A.,还原剂,B.,氧化剂,C.,二者都不是,（,2,）反应 属于（），反应,属于（）,A.,化合反应,B.,分解反应,C.,氧化还原反应,D.,非氧化还原反应,E.,置换反应,4,、硅的工业制备,做一做,A,A,E,