高一化學(xué)必修1硅和二氧化硅ppt課件

1、1無機非金屬材料的主角無機非金屬材料的主角- 硅硅硅和二氧化硅硅和二氧化硅 班 級 ：10級化學(xué)師范（2）班學(xué) 號 ：2硅谷硅谷: :思考思考: 提及到提及到“硅硅”,你能聯(lián)想到哪些你能聯(lián)想到哪些? 美國新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)美國新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū),電子技術(shù)研究中心電子技術(shù)研究中心,計算機生產(chǎn)的重要基地計算機生產(chǎn)的重要基地,位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端.半導(dǎo)體半導(dǎo)體: : 單晶硅是半導(dǎo)體器材的核心材料單晶硅是半導(dǎo)體器材的核心材料,硅半導(dǎo)體是集成電路的主要材料硅半導(dǎo)體是集成電路的主要材料,估計估計在在21世紀世紀,硅仍然會占半導(dǎo)體材料的硅仍然會占半導(dǎo)體材料

2、的95%以上以上.31.存在 以化合態(tài)的形式存在，硅的氧化物及其硅酸鹽構(gòu)成了地殼的絕大部分（巖石、沙子和土壤），占地殼質(zhì)量的占地殼質(zhì)量的90%以上，以上， “統(tǒng)治了地殼統(tǒng)治了地殼”地殼含量排名地殼含量排名O,Si,Al,Fe4 2.結(jié)構(gòu)晶體硅（結(jié)構(gòu)類似于金晶體硅（結(jié)構(gòu)類似于金剛石）剛石）無定形硅無定形硅3.物理性質(zhì) 晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、熔點、沸點晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、熔點、沸點都很高，硬度大的固體。都很高，硬度大的固體。良好的半導(dǎo)體材料良好的半導(dǎo)體材料5 請同學(xué)們找出硅在元素周期表的位置？ 硅位于金屬與非金屬的過渡位置。晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好晶體硅的導(dǎo)電性介于

3、導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體材料6寫出硅的原子結(jié)構(gòu)：寫出硅的原子結(jié)構(gòu)：3、化學(xué)性質(zhì)+142 8 4硅是第三周期第A族元素，是構(gòu)成巖石和許多礦物的基本元素硅和碳一樣硅和碳一樣,其原子既不易失去又不易得到電子其原子既不易失去又不易得到電子,主要形成四價的化合物主要形成四價的化合物.7（1）常溫下性質(zhì)穩(wěn)定）常溫下性質(zhì)穩(wěn)定在常溫下，硅的在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑化學(xué)性質(zhì)不活潑只與氟氣、氫氟只與氟氣、氫氟酸和強堿反應(yīng)酸和強堿反應(yīng)不與氧氣、氯氣、硫酸、硝不與氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等反應(yīng)酸等反應(yīng) Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO

4、3+2H28(2)加熱時：與某些非金屬反應(yīng)加熱時：與某些非金屬反應(yīng)Si+O2=SiO2Si+2Cl2=SiCl4高溫高溫Si+2H2 = SiH4高溫高溫Si+4HNO3 = SiO2+4NO2+2H2O9 遠古時期，人類就懂得怎樣應(yīng)用硅的氧化物和硅酸鹽來做玻璃、陶瓷等。但是硅的單質(zhì)直到18世紀上半葉才被化學(xué)家制備出來。為什么硅單質(zhì)這么晚才出現(xiàn)在人類生活？硅單質(zhì)的問世 硅是一種親氧元素，在自然界中它總是與氧化合的。所以在氧化氛圍的地球上，硅以熔點高的氧化物和硅酸鹽的形式存在。10硅單質(zhì)的制備 硅單質(zhì)的制備主要原材料二氧化硅（水晶、石英以及沙石的主要成分）。11硅單質(zhì)的制備工業(yè)上制備：工業(yè)上制備

5、：SiO2 粗硅粗硅 SiCl4 Si+C +Cl2 精餾精餾+H2高溫高溫高溫高溫高溫高溫SiO2+2C = 2CO+Si (含雜質(zhì)的粗硅含雜質(zhì)的粗硅)Si+2Cl2 = SiCl4生成的液態(tài)生成的液態(tài)SiCl4經(jīng)精餾、除硼、砷等，再用經(jīng)精餾、除硼、砷等，再用H2還原還原SiCl4+2H2=4HCl+Si (純度高的多晶硅純度高的多晶硅)高溫高溫高溫高溫高溫高溫12 制造集成電路、晶體管、硅整流器等制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件，還可以制成，還可以制成太陽能電池太陽能電池，可制成，可制成有有良好導(dǎo)磁性、耐酸性的合金良好導(dǎo)磁性、耐酸性的合金。 半導(dǎo)體晶體管及芯片的出現(xiàn)半導(dǎo)

6、體晶體管及芯片的出現(xiàn),促進了信息技術(shù)革命促進了信息技術(shù)革命.（4）硅的用途）硅的用途13計算機芯片計算機芯片 硅的用途硅的用途信息技術(shù)材料信息技術(shù)材料14硅太陽能電池單晶硅電池 硅的用途硅的用途新型能源新型能源15太太陽陽能能汽汽車車16天然天然SiO2結(jié)晶形結(jié)晶形無定形無定形硅藻土硅藻土石英石英水晶水晶瑪瑙瑪瑙二、二氧化硅（硅是親氧元素）二、二氧化硅（硅是親氧元素）（1）SiO2存在存在 1718返回瑪瑙瑪瑙19正四面體正四面體（2）晶體結(jié)構(gòu)）晶體結(jié)構(gòu)20結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)金剛石金剛石硅晶體硅晶體21 猜測性質(zhì)猜測性質(zhì)22SiO2主要主要用途用途色態(tài)色態(tài)熔點熔點沸點沸點硬度硬度用途、物

7、理性質(zhì)比較用途、物理性質(zhì)比較無色透明晶體或白色粉末無色透明晶體或白色粉末 高（高（17231723） 高（高（22302230） 大大 制備光纖、石英鐘表、光學(xué)儀器、普通玻璃、制備光纖、石英鐘表、光學(xué)儀器、普通玻璃、裝飾品等裝飾品等23 二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) （1）SiO2是是H2SiO3的酸酐，具有酸性氧化物的通性的酸酐，具有酸性氧化物的通性SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO CaSiO3高溫（2）特性）特性SiO2+4HF =SiF4+2H2O24 (1)裝裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞不能用磨砂玻璃塞。為什么溶液的試劑瓶用橡皮塞不能用磨砂玻璃塞。

8、為什么?SiO2+2NaOH = Na2SiO3 +H2O 因為因為NaOH溶液會跟磨砂玻璃塞中的溶液會跟磨砂玻璃塞中的SiO2反應(yīng)，生成的硅酸鈉會把試劑瓶和玻璃反應(yīng)，生成的硅酸鈉會把試劑瓶和玻璃塞粘連在一起。塞粘連在一起。 (2)用氫氟酸來雕刻玻璃，不能用玻璃儀器盛裝氫氟酸用氫氟酸來雕刻玻璃，不能用玻璃儀器盛裝氫氟酸。為什么為什么?25 (2)用氫氟酸來雕刻玻璃，不能用玻璃儀器盛裝氫氟酸用氫氟酸來雕刻玻璃，不能用玻璃儀器盛裝氫氟酸。為什么為什么?SiO2+4HF =SiF4+2H2O 因為氫氟酸會跟玻璃中的因為氫氟酸會跟玻璃中的SiO2反應(yīng)，生成四氟化硅。反應(yīng)，生成四氟化硅。26在玻璃表面涂

9、上一層石蠟在玻璃表面涂上一層石蠟雕刻玻璃（1）27在石蠟上雕刻出花紋，向挖空部分加少量氫氟酸在石蠟上雕刻出花紋，向挖空部分加少量氫氟酸雕刻玻璃（2）28洗掉酸并去掉石蠟洗掉酸并去掉石蠟雕刻玻璃（3）29比較項目比較項目二氧化碳二氧化碳CO2二氧化硅二氧化硅SiO2物質(zhì)分類物質(zhì)分類與堿性氧與堿性氧化物反應(yīng)化物反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿反應(yīng)與水反應(yīng)與水反應(yīng)與酸反應(yīng)與酸反應(yīng)高溫高溫SiO2+CaO = CaSiO3高溫高溫CO2+CaO = CaCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+H2O=H2CO3不反應(yīng)不反應(yīng)只與只與HF反應(yīng)反應(yīng)SiO2 + 4H

10、F = SiF4 + 2H2O酸性氧化物酸性氧化物酸性氧化物酸性氧化物（3）化學(xué)性質(zhì)比較）化學(xué)性質(zhì)比較不反應(yīng)不反應(yīng)30二氧化硅化學(xué)性質(zhì)1、化學(xué)穩(wěn)定性：穩(wěn)定性好，除氫氟酸外一般不與其它酸反應(yīng)。、化學(xué)穩(wěn)定性：穩(wěn)定性好，除氫氟酸外一般不與其它酸反應(yīng)。2、屬酸性氧化物，可與強堿反應(yīng)、屬酸性氧化物，可與強堿反應(yīng)、堿性氧化物反應(yīng)。堿性氧化物反應(yīng)。31光學(xué)纖維胃鏡光學(xué)纖維胃鏡（4）二氧化硅的用途）二氧化硅的用途32一、硅酸一、硅酸(H(H2 2SiOSiO3 3) ) H2SiO3是是SiO2的對應(yīng)水化物（的對應(yīng)水化物（ SiO2 是是H2SiO3的酸酐）。的酸酐）。它不溶于水，是一種白色粉它不溶于水，是一

11、種白色粉末狀的固體。末狀的固體。 思考：二氧化硅難溶于水，那思考：二氧化硅難溶于水，那么，么，如何制得硅酸呢？如何制得硅酸呢？33 實驗探究：向飽和實驗探究：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸現(xiàn)現(xiàn) 象象結(jié)結(jié) 論論方程式方程式Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 (膠體膠體)+2NaCl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)生有白色膠狀沉淀產(chǎn)生 a、Na2SiO3溶液呈堿性，溶液呈堿性，b、可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于、可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生

12、成不溶于水的硅酸，水的硅酸，c、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠。、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠。1. H2SiO3的制法的制法34知識拓展：知識拓展： 把稀硫酸加入到把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，會有什么現(xiàn)象？溶液中，會有什么現(xiàn)象？現(xiàn)現(xiàn) 象象結(jié)結(jié) 論論方程式方程式滴入硫酸有硅酸凝膠產(chǎn)生滴入硫酸有硅酸凝膠產(chǎn)生硅酸難溶于水硅酸難溶于水Na2SiO3+H2SO4 = H2SiO3 (膠體膠體) +Na2SO435活動探究：活動探究： 已知硅酸是一種弱酸，請已知硅酸是一種弱酸，請利用中學(xué)實驗室常見的儀器及藥品，設(shè)計一個簡單實利用中學(xué)實驗室常見的儀器及藥品，設(shè)計一個簡單實驗，探索對比硅酸和碳酸的

13、酸性強弱。驗，探索對比硅酸和碳酸的酸性強弱。36方法一方法一:方法二方法二: 把把CO2通入通入Na2SiO3溶液中，溶液中， 觀察發(fā)生的現(xiàn)象觀察發(fā)生的現(xiàn)象37小結(jié)：小結(jié)：2. 硅酸的性質(zhì)硅酸的性質(zhì)(1) 硅酸是一種弱酸，酸性比硅酸是一種弱酸，酸性比H2CO3弱，不能使指示劑變色。弱，不能使指示劑變色。Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3SiO32- + 2H+ = H2SiO3Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3不溶、不穩(wěn)定、弱酸不溶、不穩(wěn)定、弱酸38（2）酸性

14、太弱，只能與強堿發(fā)生中和反應(yīng)）酸性太弱，只能與強堿發(fā)生中和反應(yīng) H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O（3）不穩(wěn)定（比）不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定），受熱易分解穩(wěn)定），受熱易分解 H2SiO3 = H2O + SiO239 CO2通入下例各溶液中，不可能產(chǎn)生沉淀的是（通入下例各溶液中，不可能產(chǎn)生沉淀的是（ ）A、氯化鈣溶液、氯化鈣溶液 B、石灰水、石灰水C、飽和碳酸鈉溶液、飽和碳酸鈉溶液D、硅酸鈉溶液、硅酸鈉溶液A討論討論: :403.硅酸與硅膠硅酸與硅膠閱讀閱讀P76硅膠硅膠 是是H2SiO3濃溶液濃溶液硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多

15、孔的硅酸干凝膠變色硅膠變色硅膠,是將硅酸凝膠用是將硅酸凝膠用CoCl2溶液浸泡，溶液浸泡，然后經(jīng)干燥活化后制得的。然后經(jīng)干燥活化后制得的。(吸水前為淡藍色吸水前為淡藍色,吸水后為粉紅色吸水后為粉紅色)41硅膠干燥劑硅膠干燥劑硅膠常用作食品、藥品的干燥劑，也常用作催化劑的載體硅膠常用作食品、藥品的干燥劑，也常用作催化劑的載體42 硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。硅酸鹽是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。硅酸鹽是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。質(zhì)，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。1、硅酸鈉（、硅酸鈉（Na2SiO3）二、硅酸鹽二、硅酸鹽43物理性質(zhì)

16、：白色晶體，能溶于水，是少數(shù)可溶物理性質(zhì)：白色晶體，能溶于水，是少數(shù)可溶性硅酸鹽之一性硅酸鹽之一, , 它的水溶液俗稱水玻璃、泡花堿。它的水溶液俗稱水玻璃、泡花堿。Na2SiO3有何有何化學(xué)特性？化學(xué)特性？44步驟步驟放入蒸餾水放入蒸餾水放入放入NaNa2 2SiOSiO3 3飽和溶液飽和溶液現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論實驗實驗4-2著火著火不著火不著火木材、紙張等易燃物品，用飽木材、紙張等易燃物品，用飽和和Na2SiO3溶液浸泡后不易著火。溶液浸泡后不易著火。45硅酸鈉的特性及用途：硅酸鈉的特性及用途：水玻璃是無色粘稠液體，是一種礦物膠。水玻璃是無色粘稠液體，是一種礦物膠。1.它可以用于制備硅膠它可以用于制備硅膠;2.建筑工業(yè)上可用作粘合劑建筑工業(yè)上可用作粘合劑;3.用作耐火材料。用作耐火材料。46思考：三硅酸鎂被用來治療胃酸過多的胃潰瘍，是因為該物質(zhì)不溶于水，服用后思考：三硅酸鎂被用來治療胃酸過多的胃潰瘍，是因為該物質(zhì)不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸能中和胃酸，作用持久。把三硅酸Mg2Si3O8nH2O改寫成氧化物的形式改寫成氧化物的形式為：為： ，它中和胃酸（，它中和胃酸（HCl）的方程式：）的方程式： 。2MgO3SiO2n