第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角---硅

1、無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅一、C與Si性質(zhì)對(duì)比 C Si周期表的位置原子結(jié)構(gòu)示意圖物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)主要化合價(jià) 自然界中存在的狀態(tài)+62 4+14482第2周期 A族單質(zhì)、CO2、碳酸鹽+4、+2常溫下不活潑常溫下不活潑有金屬光澤，灰黑色固體，熔點(diǎn)高，硬、脆金剛石：有光澤無(wú)色透明固體、熔點(diǎn)高、硬、脆4第3周期 A族SiO2、硅酸鹽單質(zhì)硅單質(zhì)硅二.硅及其化合物的作用硅的用途樹(shù)形圖硅的用途樹(shù)形圖 我們生存的地球，她堅(jiān)硬的我們生存的地球，她堅(jiān)硬的地殼是由什么構(gòu)成的？地殼是由什么構(gòu)成的？構(gòu)成巖石的構(gòu)成巖石的主要成分主要成分是硅酸鹽及硅的氧化物。是硅酸鹽及硅的氧化物。巖石巖石 地殼中含量最多的元素是地殼中含量

2、最多的元素是 _,其次是其次是_;空氣中含空氣中含量最多的元素是量最多的元素是_,其次是其次是_。人類(lèi)活動(dòng)所產(chǎn)生的影響。人類(lèi)活動(dòng)所產(chǎn)生的影響大氣質(zhì)量的氣態(tài)物質(zhì)大氣質(zhì)量的氣態(tài)物質(zhì)SO2、CO、NO2等屬于等屬于_類(lèi)別。類(lèi)別。 非金屬和金屬一樣非金屬和金屬一樣,與與人類(lèi)的關(guān)系十分密切人類(lèi)的關(guān)系十分密切.你知道嗎你知道嗎? 氧 硅 氮 氧 非金屬氧化物 非金屬元素在非金屬元素在地殼中的含量地殼中的含量想一想想一想畫(huà)出畫(huà)出C、Si的原的原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，并由此分析：并由此分析：硅的化學(xué)性質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)活不活潑，為活不活潑，為什么？硅的化什么？硅的化合價(jià)主要是多合價(jià)主要是多少？少？ Si原子最外

3、層有四個(gè)電子原子最外層有四個(gè)電子,既不易失既不易失電子電子,也不易得電子也不易得電子,所以所以,硅的化學(xué)性質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑。主要形成四價(jià)的化合物。不活潑。主要形成四價(jià)的化合物。你知道嗎你知道嗎?常溫下，單質(zhì)常溫下，單質(zhì)碳、硅的化學(xué)碳、硅的化學(xué)性質(zhì)都不活潑，性質(zhì)都不活潑，為什么碳在自為什么碳在自然界中有穩(wěn)定然界中有穩(wěn)定的單質(zhì)（金剛的單質(zhì)（金剛石）存在，而石）存在，而硅卻沒(méi)有？硅卻沒(méi)有？ 單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)雖然穩(wěn)單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)雖然穩(wěn)定，但硅是一種親氧元素，定，但硅是一種親氧元素，硅原子和氧原子的結(jié)合非常硅原子和氧原子的結(jié)合非常牢固，形成的二氧化硅或硅牢固，形成的二氧化硅或硅酸鹽中的硅氧化學(xué)鍵非

4、常牢酸鹽中的硅氧化學(xué)鍵非常牢固，硅氧鍵一旦形成就很難固，硅氧鍵一旦形成就很難被破壞，所以，自然界中硅被破壞，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸鹽的都是以二氧化硅或硅酸鹽的形式存在，沒(méi)有游離態(tài)的硅。形式存在，沒(méi)有游離態(tài)的硅。硅在自然界的存在形態(tài)：沒(méi)有游離態(tài)，硅在自然界的存在形態(tài)：沒(méi)有游離態(tài)，只有化合態(tài)只有化合態(tài)-二氧化硅、硅酸鹽二氧化硅、硅酸鹽 硅元素以什么形態(tài)存在于自然界？硅元素以什么形態(tài)存在于自然界？一、一、 二氧化硅和硅酸二氧化硅和硅酸1、二氧化硅、二氧化硅結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)存在、用途、性質(zhì)存在、用途、性質(zhì)二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅空氣空氣硅石、石英、水晶、硅石、石英、水晶、瑪瑙、沙子、硅藻

5、土瑪瑙、沙子、硅藻土熔、沸點(diǎn)低，熔、沸點(diǎn)低， 微溶于水微溶于水熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水CO2+H2O=H2CO3不反應(yīng)不反應(yīng)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO 高溫高溫CaSiO3存存 在在物理性質(zhì)物理性質(zhì)不反應(yīng)不反應(yīng)與氫氟酸反應(yīng)與氫氟酸反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4+2H2O化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)與水反應(yīng)與與NaOH反應(yīng)反應(yīng)與與CaO反應(yīng)反應(yīng)與酸反應(yīng)與酸反應(yīng)（1）存）存 在在硅石（硅石（12%）結(jié)晶形：石英結(jié)晶形：石英無(wú)定形無(wú)定形水晶水晶瑪瑙瑪瑙水晶水晶瑪瑪瑙瑙制光導(dǎo)纖維制光

6、導(dǎo)纖維石英表、石英鐘石英表、石英鐘石英玻璃制化學(xué)儀器石英玻璃制化學(xué)儀器水晶制光學(xué)儀器和工藝品水晶制光學(xué)儀器和工藝品精密軸承和裝飾品精密軸承和裝飾品(2) (2) 用用 途途制寶石制寶石 制單晶硅制單晶硅電子部件電子部件 石英玻璃石英玻璃（3）物理性質(zhì)）物理性質(zhì)物質(zhì)物質(zhì)SiO2CO2狀態(tài)（常溫）狀態(tài)（常溫）氣體氣體熔點(diǎn)熔點(diǎn)-56.6 沸點(diǎn)沸點(diǎn)-78.5-78.5 溶解性溶解性1：1硬度硬度固體固體1610161022302230不溶不溶大大物物 質(zhì)質(zhì)二氧化硅二氧化硅(SiO2) 二氧化碳二氧化碳(CO2)與水反應(yīng)與水反應(yīng)-與酸反應(yīng)與酸反應(yīng)-與堿反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物與堿性氧化物反應(yīng)反應(yīng)與碳反應(yīng)

7、與碳反應(yīng)SiO2與與CO2化學(xué)性質(zhì)的比較化學(xué)性質(zhì)的比較 222322222232=24 2223222232 二氧化硅是二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，能與不溶于水的酸性氧化物，能與氫氟酸反應(yīng)氫氟酸反應(yīng) 高溫高溫高溫高溫高溫高溫活動(dòng)與探究活動(dòng)與探究思考：思考：為什么二氧化硅和二氧化碳為什么二氧化硅和二氧化碳物理性質(zhì)有這物理性質(zhì)有這么么大的差別？大的差別？是結(jié)構(gòu)上的不同是結(jié)構(gòu)上的不同SiO想一想想一想1、實(shí)驗(yàn)室為什、實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？裝氫氟酸？2、實(shí)驗(yàn)室盛裝、實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試溶液的試劑瓶為什么用劑瓶為什么用橡膠塞而不用橡膠塞而不用玻璃塞？玻璃塞？ HF能腐

8、蝕玻璃，因此，盛裝氫能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。瓶。 NaOH溶液能與玻璃中的溶液能與玻璃中的SiO2反反應(yīng)生成應(yīng)生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘結(jié)而使瓶塞部分粘結(jié)而無(wú)法打開(kāi)。因此盛裝無(wú)法打開(kāi)。因此盛裝NaOH溶液的試溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。 1、制造光導(dǎo)纖維的主要原料是（、制造光導(dǎo)纖維的主要原料是（ ） A.晶體硅晶體硅 B.二氧化硅二氧化硅 C.石墨石墨 D.硅酸鈉硅酸鈉2、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是（、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是（ ）A.穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：CO

9、2 SiO2B.酸性：酸性：H2SiO3 H2CO3C.熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：SiO2 CO2（干冰）（干冰） D.導(dǎo)電能力：導(dǎo)電能力：Si Cu3、下列物質(zhì)中、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來(lái)盛裝的是不能用玻璃瓶來(lái)盛裝的是( )A.燒堿溶液燒堿溶液 B.濃硫酸濃硫酸 C.氫氟酸氫氟酸 D.碳酸鈉溶液碳酸鈉溶液4、要除去、要除去SiO2中的中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（雜質(zhì)，最適宜的試劑是（ ）A.純堿溶液純堿溶液 B 鹽酸鹽酸 C 硫酸硫酸 D 苛性鈉溶液苛性鈉溶液5、加熱熔融燒堿時(shí)應(yīng)使用下列哪種坩堝（、加熱熔融燒堿時(shí)應(yīng)使用下列哪種坩堝（ ）A.石英坩堝石英坩堝 B.普通玻璃坩堝普通玻璃坩堝 C.鐵坩堝鐵

10、坩堝 D.陶瓷坩堝陶瓷坩堝BCCBC 硅酸是一種硅酸是一種弱弱酸，它酸，它不溶于水不溶于水，不能使指示劑變色不能使指示劑變色，是一種，是一種白色粉白色粉末狀末狀的固體。的固體。 硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱(chēng)為孔的硅酸干凝膠，稱(chēng)為“硅硅膠膠”。思考思考3 3：二氧化硅難溶于水，：二氧化硅難溶于水，那那么，么，如何制得硅酸呢？如何制得硅酸呢？（1）制?。海┲迫。篘a2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3白色膠狀白色膠狀強(qiáng)酸制弱酸（2）性質(zhì)：）性質(zhì)： 白色膠狀，難溶白色膠狀，難溶 弱酸性（酸性弱酸性（酸性 H2SiO3 H2CO3） 脫水形成脫水形成

11、硅膠硅膠Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3（用作干燥劑）（用作干燥劑）實(shí)驗(yàn)4-1原原理理化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定性質(zhì)穩(wěn)定, , 不活潑不活潑難溶于水，不與水反應(yīng)難溶于水，不與水反應(yīng)不與酸反應(yīng)（除氫氟酸以外）不與酸反應(yīng)（除氫氟酸以外）SiO2 + CaO = CaSiO3 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O高溫高溫是酸性氧化物是酸性氧化物4HF+SiO2=SiF4+2H2O 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-1：向飽和：向飽和Na2SiO3溶溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸現(xiàn)現(xiàn) 象象結(jié)結(jié) 論論方程式方程式 滴入酚酞溶液呈滴入酚酞溶液呈紅色紅色Na2S

12、iO3呈堿性呈堿性Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)探究：滴入鹽酸有硅酸凝膠產(chǎn)生滴入鹽酸有硅酸凝膠產(chǎn)生硅酸難溶于水硅酸難溶于水知識(shí)拓展：知識(shí)拓展： 把稀硫酸加入到把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，溶液中，會(huì)有會(huì)有什么現(xiàn)象？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 +Na2SO4活動(dòng)與探究：活動(dòng)與探究： 硅酸是一種硅酸是一種比碳酸還要弱比碳酸還要弱的酸，的酸，請(qǐng)請(qǐng)利用中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的儀器及藥品，利用中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的儀器及藥品，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，證

13、明硅酸的酸性設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，證明硅酸的酸性比碳酸弱。比碳酸弱。 把把CO2通入通入Na2SiO3溶液中，觀察溶液中，觀察發(fā)生發(fā)生的現(xiàn)象？的現(xiàn)象？啟迪誘思：?jiǎn)⒌险T思：方法一方法一:方法二方法二: CO2通入下例各溶液中，不可能通入下例各溶液中，不可能產(chǎn)生沉淀的是（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合作討論二：合作討論二：1 1、學(xué)習(xí)了重要的非金屬元素、學(xué)習(xí)了重要的非金屬元素硅硅及及其化合物其化合物二氧化硅和硅酸二氧化硅和硅酸。2 2、了解了二氧化硅的重要、了解了二氧化硅的重要性質(zhì)性質(zhì)及及用途用途。試劑試

14、劑二氧化硅二氧化硅氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液氫氟酸氫氟酸濃硫酸濃硫酸 試劑瓶試劑瓶細(xì)口磨口塞細(xì)口磨口塞廣口瓶廣口瓶細(xì)口塑料瓶細(xì)口塑料瓶細(xì)口橡皮塞細(xì)口橡皮塞 1 1、 實(shí)驗(yàn)室有五種試劑，根據(jù)它們各實(shí)驗(yàn)室有五種試劑，根據(jù)它們各自的性質(zhì)，必須選擇適當(dāng)?shù)脑噭┢渴⒎?，自的性質(zhì)，必須選擇適當(dāng)?shù)脑噭┢渴⒎牛?qǐng)?jiān)趯?duì)應(yīng)的各種試劑瓶和所裝試劑之間請(qǐng)?jiān)趯?duì)應(yīng)的各種試劑瓶和所裝試劑之間進(jìn)行連線。進(jìn)行連線。2 2、下列說(shuō)法正確的是（）、下列說(shuō)法正確的是（）A ASiOSiO2 2溶于水顯酸性溶于水顯酸性B BCOCO2 2通入水玻璃通入水玻璃( (硅酸鈉的水溶液）硅酸鈉的水溶液）可可得硅酸得硅酸C CSiOSiO2 2是酸性氧化物，它不溶于任何酸是酸性氧化物，它不溶于任何酸D DSiOSiO2 2晶體中不存在單個(gè)晶體中不存在單個(gè)SiOSiO2 2分子分子B D3、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上進(jìn)行蝕刻，將其制成毛玻能在玻璃上進(jìn)行蝕刻，將其制