無機(jī)非金屬材料的主角---硅(課件)

第四章非金屬及其化合物 奇峰峻嶺的黃山 我們生存的地球 她堅(jiān)硬的地殼是由什么構(gòu)成的 硅的化合物構(gòu)成了地殼中大部分的巖石 沙子和土壤 約占地殼質(zhì)量的90 以上 第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角 硅 C Si的原子結(jié)構(gòu)示意圖 14 6 C Si 硅原子既不易失去又不易得到電子 主要形成四價(jià)的化合物 硅是一種親氧元素 在自然界中它總是與氧相互化合的 存在 沒有游離態(tài) 只有化合態(tài) 二氧化硅 硅酸鹽 結(jié)晶形 石英晶體 無定形 硅藻土 水晶瑪瑙 二 二氧化硅 SiO2 1 存在 硅石 無色透明 彩色環(huán)帶或?qū)訝?水晶 瑪瑙 SiO2是自然界中沙子 石英的主要成分 結(jié)晶的二氧化硅叫石英 天然二氧化硅叫硅石 石英 水晶 紫水晶 薔薇石英 茶水晶 黃水晶 瑪瑙 根據(jù)SiO2的存在 分析SiO2有哪些物理性質(zhì) 與CO2的物理性質(zhì)有何區(qū)別 從水溶性 硬度 熔點(diǎn)考慮 2 二氧化硅的物理性質(zhì) 思考與交流 固體 1610 2230 不溶 大 物理性質(zhì) 硬度大 熔點(diǎn)高 難溶于水 每1個(gè)Si原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子 Si在中心 O在四個(gè)頂角 同時(shí)每1個(gè)O原子周圍結(jié)合2個(gè)Si原子相結(jié)合 硅原子 二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)比為2 1 用SiO2來表示二氧化硅的組成 表示O與Si的原子個(gè)數(shù)比 不是分子式是化學(xué)式 SiO4 四面體結(jié)構(gòu) 立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了SiO2具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì) 二氧化硅的結(jié)構(gòu) 純凈的SiO2 是制造光導(dǎo)纖維的主要原料石英 耐高溫化學(xué)儀器 坩堝 石英表 石英鐘水晶 制光學(xué)儀器 高級(jí)工藝品瑪瑙 精密儀器軸承 耐磨器皿和裝飾品沙子 是基本的建筑材料 3 二氧化硅的用途 與強(qiáng)堿反應(yīng) SiO2 2NaOHNa2SiO3 H2O 與堿性氧化物反應(yīng) 4 二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) 1 具有酸性氧化物的通性 思考 為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞 因?yàn)閴A液會(huì)跟玻璃塞中的SiO2反應(yīng) 生成的硅酸鹽會(huì)把試劑瓶和玻璃塞粘連在一起 SiO2 2OH SiO32 H2O 4 二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) 學(xué)中用 1 加熱熔融燒堿時(shí)應(yīng)使用下列哪種坩堝 A 石英坩堝B 普通玻璃坩堝C 鐵坩堝D 氧化鋁坩堝 C 解釋 石英坩堝 玻璃坩堝中均含有SiO2 在加熱的情況下會(huì)與NaOH發(fā)生反應(yīng) SiO2 2NaOHNa2SiO3 H2O 因此應(yīng)當(dāng)選用鐵坩堝 只能與HF反應(yīng) 4 二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) 2 SiO2的特殊性 SiO2 4HFSiF4 2H2O 用途 刻蝕玻璃 制作玻璃工藝品 用氫氟酸 刻 出的玻璃工藝品 2 實(shí)驗(yàn)室能否用玻璃瓶盛裝氫氟酸 HF 為什么 想一想 注意 實(shí)驗(yàn)室用塑料瓶來盛裝HF 三 硅酸 H2SiO3 硅酸是一種白色粉末狀的固體 它不溶于水 是一種弱酸 酸性比碳酸還弱 不能使指示劑變色 三 硅酸 H2SiO3 討論 如何制備硅酸 能用SiO2與水反應(yīng)制得嗎 由于SiO2不溶于水 也不與水發(fā)生反應(yīng) 所以硅酸是通過可溶性硅酸鹽與其它酸反應(yīng)制得的 在試管中加入3 5mL飽和Na2SiO3溶液 滴入1 2滴酚酞溶液 再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸 邊加邊振蕩 至溶液紅色變淺并接近消失時(shí)停止 靜置 仔細(xì)觀察變化過程及其現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)4 1 Na2SiO3 2HClH2SiO3 膠體 2NaCl Na2SiO3呈堿性 硅酸難溶于水 滴入酚酞溶液呈紅色 滴入鹽酸有白色凝膠產(chǎn)生 生成的硅酸逐漸聚合形成硅酸溶膠 能流動(dòng) 當(dāng)硅酸的濃度較大時(shí) 就會(huì)形成硅酸凝膠 不能流動(dòng) 硅酸凝膠經(jīng)過干燥脫水就形成硅膠 硅膠的基本成份是二氧化硅 硅膠的用途 干燥劑 吸水 吸附劑 多孔 催化劑的載體 硅酸是一種酸性比碳酸弱的酸 那么我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)來證明呢 實(shí)驗(yàn)探究 實(shí)驗(yàn) 將CO2通入Na2SiO3溶液中 現(xiàn)象 透明的硅酸凝膠生成 方程式 Na2SiO3 H2O CO2 H2SiO3 Na2CO3 結(jié)論 硅酸是一種很弱的酸 酸性比碳酸還弱 不穩(wěn)定 比H2CO3穩(wěn)定 受熱易分解 弱酸性 酸性比碳酸弱 1 硅酸的性質(zhì) H2SiO3 2NaOH 2H2O Na2SiO3 第二課時(shí) 硅酸鹽 1 定義 硅酸鹽是由硅 氧 金屬元素組成的化合物的總稱 2 物理性質(zhì) 硅酸鹽種類很多 大多數(shù)難溶于水 最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3 K2SiO3 3 表示方法 1 化學(xué)式法 適用于簡(jiǎn)單的硅酸鹽如 Na2SiO3 K2SiO3 CaSiO3等 活潑金屬氧化物 較活潑金屬氧化物 二氧化硅 水 氧化物前系數(shù)配置原則 原子個(gè)數(shù)比不變硅酸鈉 Na2SiO3Na2O SiO2硅酸鈣 CaSiO3CaO SiO2高嶺石 Al2 Si2O5 OH 4Al2O3 2SiO2 2H2O正長(zhǎng)石 KAlSi3O8不能寫成K2O Al2O3 3SiO2 應(yīng)寫成K2O Al2O3 6SiO2 2 氧化物法 資料卡片 4 硅酸鈉 Na2SiO3 硅酸鈉是白色固體 易溶于水 其水溶液俗稱水玻璃 又稱泡花堿 是一種無色粘稠的液體 黏性很強(qiáng) 可以作黏膠劑和木材防火劑 閱讀課本P65并探究實(shí)驗(yàn)4 2 水分蒸發(fā)后燃燒 水分蒸干后不燃燒 硅酸鈉能防火 水不能防火 1 硅酸鈉的物理性質(zhì) 問一問 硅酸鈉水溶液久置在空氣中會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象 為什么 硅酸鈉水溶液久置在空氣中會(huì)出現(xiàn)白色渾濁 因?yàn)榘l(fā)生下列反應(yīng) 2 硅酸鈉化學(xué)性質(zhì) 硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定 不能燃燒 不易被腐蝕 熱穩(wěn)定性好 Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 3 用途 可以作肥皂填料 還可以用做建筑 紙張的黏合劑和木材 織物的防腐劑及防火劑 與鹽反應(yīng) 與酸反應(yīng) Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 CaCl2 Na2SiO3 CaSiO3 2NaCl 看一看 你能指出常見的硅酸鹽產(chǎn)品有哪些嗎 陶瓷 日用器皿 建筑飾材 衛(wèi)生潔具 成分 復(fù)雜 主要是硅酸鹽制造原料 黏土 石英砂 玻璃 1 主要原料 純堿 石灰石和石英 3 反應(yīng)原理 復(fù)雜的物理 化學(xué)變化 2 生產(chǎn)過程 玻璃熔爐 4 玻璃的主要成分 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 水泥廣泛使用的建筑材料 制造原料 黏土 石灰石 石膏 具有特殊功能的含硅物質(zhì) 碳化硅 金剛砂 硬度很大 可做砂紙 砂輪的磨料 硅鋼導(dǎo)磁性良好 用作變壓器鐵芯 硅橡膠目前最好的既耐高溫有耐低溫的橡膠 可制作火箭 飛機(jī)的零件和絕緣材料 三 硅單質(zhì) 硅有晶體硅和無定形硅兩種 晶體硅是灰黑色 有金屬光澤 硬而脆的固體 熔沸點(diǎn)很高 硬度很大 結(jié)構(gòu)類似金剛石 是良好的半導(dǎo)體 導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間 1 主要物理性質(zhì) 2 化學(xué)性質(zhì) 常溫下硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不活潑 1 常溫下只和F2 HF 強(qiáng)堿反應(yīng) 2 加熱時(shí)能和O2反應(yīng) 3 用途 半導(dǎo)體材料 制合金 制太陽(yáng)能電池等 硅的工業(yè)制法 隨堂練習(xí) 1 熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是 A 石英坩堝B 生鐵坩堝C 普通玻璃坩堝D 陶瓷坩堝2 下列說法正確的是 A 硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑 在自然界中可以以游離態(tài)存在B 二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C 二氧化硅溶于水顯酸性D 二氧化硅是酸性氧化物 它不溶于任何酸 B B 3 要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì) 最適宜的試劑是 A 純堿溶液B 鹽酸C 硫酸D 苛性鈉溶液4 下列反應(yīng)能說明二氧化硅是酸性氧化物的是 A SiO2 2C Si 2CO B SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2OC SiO2 4HF SiF4 2H2OD SiO2 CaCO3 CaSiO3 CO2 5 下列物質(zhì)中 不能用玻璃瓶來盛裝的是 A 燒堿溶液B 濃硫酸C 氫氟酸D 碳酸鈉溶液 B B C 6 制造光導(dǎo)纖維的主要原料是 A 晶體硅B 二氧化硅C 石墨D 硅酸鈉7 下列