無機非金屬材料的主角——硅.ppt

第四章 非金屬及其化合物 無機非金屬材料的主角 硅 二氧化硅和硅酸 我們生存的地球 組成它堅硬的地殼的物質(zhì)有哪些 巖石 沙子 土壤的主要成分是硅的氧化物及硅酸鹽 巖石 沙子 土壤 一 硅在地殼中的含量 2 自然界硅元素主要存在于 巖石 沙子和土壤 1 地殼中的含量 僅次于氧 排在第二位 硅在元素周期表中的位置 研究硅元素可別忘了我 碳和硅的比較 最外層電子數(shù)都是4個電子 原子既不容易失電子也不容易得到電子 主要形成四價 4價 的化合物 碳是構(gòu)成有機物的主要元素 硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的主要元素 思考 碳 硅在自然存在形式有什么不同 硅的存在狀態(tài) 碳的存在形式 3 自然界硅存在的形態(tài) 硅在自然界無單質(zhì)狀態(tài)只有化合態(tài) 如硅的氧化物和硅酸鹽 硅的存在形式 因為硅的親氧能力比碳更強 在自然界中總是與氧相互化合的 主要以SiO2及硅酸鹽形式存在 單質(zhì) 氧化物 CO2 碳酸鹽 氧化物 SiO2 硅酸鹽 一 二氧化硅 無色透明 無定形 硅藻土 結(jié)晶形 石英 地球上存在的天然二氧化硅稱為 統(tǒng)稱為 硅石 硅石 彩色環(huán)帶或?qū)訝?水晶 瑪瑙 存在形態(tài)P74 沙子 結(jié)構(gòu) 立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 了解 不要求 一 二氧化硅 SiO2 SiO4 四面體結(jié)構(gòu) SiO2 化學式 立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了具有優(yōu)良的物理和化學性質(zhì) O Si 可見Si O個數(shù)比為 1 2 二氧化硅的用途 一 二氧化硅 基本的建筑材料 裝飾品 坩堝 光導纖維等 石英制品 瑪瑙制品 光導纖維 水晶制品 物理性質(zhì) 硬度 熔點 水溶性 化學性質(zhì) 一 二氧化硅 硬度大 熔點高 不溶于水 1 類別 與強堿反應生成鹽和水 與堿性氧化物反應生成鹽 SiO2 2NaOH Na2SiO3 有粘性 H2O 酸性氧化物 具有酸性氧化物的通性 一 二氧化硅 此反應常用于雕刻玻璃 2 特性 與氫氟酸HF反應 SiO2 4HF SiF4 2H2O 思考 SiO2既可與堿反應 也能與氫氟酸反應 能否推斷SiO2為兩性氧化物 SiO2 2C 3 在高溫下能與還原劑反應 表現(xiàn)弱氧化性 Si 2CO SiO2雖然能與HF發(fā)生反應 但是生成的氟化硅不是鹽 而且HF是唯一能與之發(fā)生反應的酸 所以二氧化硅不屬于兩性氧化物 思考與交流實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞 實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸 一 二氧化硅 HF能腐蝕玻璃 因此 盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶 NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應生成粘性的Na2SiO3 使瓶塞與瓶口粘合無法打開 小結(jié) 二氧化硅的性質(zhì) 與水反應 與堿性氧化物反應 與堿反應 CO2 H2O H2CO3 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O CO2 CaO CaCO3 不能 能與強堿反應 能與氫氟酸反應 高溫 SiO2 CaO CaSiO3 練習 下列敘述正確的是 A 自然界中 硅主要以有游離態(tài)的形式存在B 石英 水晶 硅石的主要成分都是二氧化硅C 二氧化硅的化學性質(zhì)活潑 能跟強酸或強堿的溶液發(fā)生化學反應D 自然界中的二氧化硅都存在于石英中在一定條件下 焦炭 水 氧化鈣 氫氟酸 鹽酸 氫氧化鉀 氯化亞鐵 氮氣 不能和二氧化硅反應的是 A B C D B B 無機非金屬材料的主角 硅 硅酸 硅酸鹽 二 硅酸 H2SiO3 物理性質(zhì)制備 提示 CO2 H2O H2CO3 但是SiO2不能與水直接化合成H2SiO3 利用可溶性的硅酸鹽 比硅酸強的酸反應制得 H2SiO3在水中溶解度很小 是一種不溶性酸 是一種白色固體 其酸性比H2CO3還弱 二 硅酸 H2SiO3 滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色 再滴入稀鹽酸 溶液紅色變淺至無色 同時有白色膠狀沉淀產(chǎn)生 a Na2SiO3溶液呈堿性 b 可溶性硅酸鹽與鹽酸反應生成不溶于水的硅酸 c 先形成硅酸溶膠 后形成硅酸凝膠 d 靜置則形成硅酸沉淀 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 SiO32 2H H2SiO3 離子方程式 二 硅酸 H2SiO3 活動與探究 硅酸是一種比碳酸還要弱的酸 請設(shè)計實驗證明 把CO2通入Na2SiO3溶液中 觀察發(fā)生的現(xiàn)象 提示 用H2CO3可制得H2SiO3 可證明H2SiO3的酸性比H2CO3弱 SiO32 H2O CO2 CO32 H2SiO3 Na2SiO3 H2O CO2 Na2CO3 H2SiO3 化學性質(zhì) 二 硅酸 H2SiO3 1 酸性太弱 只能與強堿發(fā)生中和反應H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 2 不穩(wěn)定 比H2CO3穩(wěn)定 受熱易分解 雙選 下列有關(guān)硅酸的說法正確的是 A 硅酸受熱易分解生成二氧化硅和水B 可用硅酸鈉溶液與硫酸反應制備硅酸C 因為硅酸難溶于水 所以它不能與NaOH溶液反應D 硅膠有毒 不能用于食品干燥 二 硅酸 H2SiO3 AB ThankYou 無機非金屬材料的主角 硅 硅酸鹽 定義性質(zhì)組成表示 復雜硅酸鹽 一 硅酸鹽 硅酸鹽是由硅 氧 金屬組成的化合物的總稱 大多數(shù)不溶于水 化學性質(zhì)穩(wěn)定 Na2SiO3Na2O SiO2Al2 Si2O5 OH 4Al2O3 2SiO2 2H2O 金屬氧化物寫在前面 再寫SiO2 最后寫H2O 氧化物之間用 隔開 要領(lǐng) 兩邊原子個數(shù)守恒格式 金屬氧化物二氧化硅水 系數(shù)出現(xiàn)分數(shù)應化為整數(shù) 2 硅酸鹽的氧化物法 P77資料卡片 練習 把下列式子改寫成氧化物的形式1 蛇紋石 H4Mg3Si2O92 鈣長石 CaAl2SiO63 石棉 CaMg3Si4O124 長石 KAlSi3O85 普通玻璃 CaNa2Si6O146 黏土 Al2 Si2O5 OH 4 3MgO 2SiO2 2H2O CaO Al2O3 SiO2 CaO 3MgO 4SiO2 K2O Al2O3 6SiO2 Na2O CaO 6SiO2 Al2O3 2SiO2 2H2O 1 硅酸鈉 Na2SiO3 硅酸鈉 Na2SiO3 其水溶液俗稱水玻璃 是制備硅膠和木材防火劑等的原料 實驗4 2 當水分蒸發(fā)后燃燒 當水分蒸發(fā)后不易燃燒 用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火 化學性質(zhì) 1 硅酸鈉 Na2SiO3 與鹽反應 與酸反應 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 CaCl2 Na2SiO3 CaSiO3 2NaCl 思考 硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象 為什么 2 用途 以黏土為原料 陶瓷 2 用途 玻璃 2 用途 水泥 以黏土和石灰石為主要原料 具有特殊功能的含硅物質(zhì) 硅鋼 鐵合金 導磁性良好 用作變壓器鐵芯 碳化硅 SiC俗稱金剛砂 具有金剛石的結(jié)構(gòu) 硬度很大 用作砂紙 砂輪的磨料 人造骨 生物陶瓷 具有特殊功能的含硅物質(zhì) 二 硅單質(zhì) 灰黑色 有金屬光澤 硬而脆的固體 是重要的半導體材料 硅單質(zhì)是從它的氧化物中提取出來的 主要化學反應如下 2C 焦炭 SiO2 石英砂 Si 粗硅 2CO 粗硅轉(zhuǎn)變?yōu)榧児?常用方法 Si 粗 2Cl2 SiCl4 SiCl4 2H2 Si 純 4HCl 高溫 高溫 二 硅單質(zhì) 制備 P819 根據(jù)以上反應 回答下列問題 1 在制取粗硅的反應中 焦炭的作用是 2 在由粗硅制取純硅的反應中 反應 屬于 反應 填四種基本反應類型 反應 屬于 反應 填四種基本反應類型 H2的作用是 二 硅單質(zhì) 還原劑 氧化還原 化合 氧化還原 置換 還原劑 二 硅單質(zhì) 化學性質(zhì) 了解 Si O2SiO2 在高溫條件下 單質(zhì)硅能與O2和Cl2等非金屬單質(zhì)反應 常溫下化學性質(zhì)不活潑 只能跟F2 HF和NaOH溶液反應 Si 2F2 SiF4Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 練習 有下列物品或設(shè)備 陶瓷餐具 磚瓦 水泥路橋 門窗玻璃 水晶鏡片 石英鐘表 瑪瑙手鐲 硅太陽能電池 石英光導纖維 計算機芯片 1 用到硅單質(zhì)的是 2 所用材料