第一節(jié)無機非金屬材料的主角——硅化學材料第四章非金屬及其化合物

1、第一節(jié) 無機非金屬材料的主角硅化學材料第四章非金屬及其化合物第二課時硅酸鹽和單質硅第一課時二氧化硅和硅酸第一節(jié)無機非金屬材料的主角-硅第一節(jié)無機非金屬材料的主角硅第一課時二氧化硅和硅酸 硅及二氧化硅的性質 （一）硅元素在自然界中的存在和含量 （二）硅元素的位置與結構 （三）二氧化硅和硅酸 本課知識點硅單質（Si）硅太陽能電池硅芯片是各種計算機、微電子產(chǎn)品的核心晶體硅的存在及用途 美國的硅谷“斯坦?？蒲泄I(yè)區(qū)”是美國電子和計算機工業(yè)中心，位于美國西海岸加利福尼亞州北部舊金山南郊，圣克拉拉縣和圣胡安兩城之間的一條長48公里，寬16公里的長條形地帶上。由于它集中了全世界90以上的著名半導體公司，而半

2、導體的基本元件是硅片，所以該地區(qū)被稱為“硅谷”。 硅谷 Silicon Valley 通過下列圖片你能總結歸納出硅元素在自然界中的存在形式嗎？觀察與思考硅的存在及性質1.自然界硅元素主要存在于:巖石、沙子和土壤2.地殼中的含量:排在第二位,氧的后面.3.自然界硅存在的形態(tài) :硅無游離單質狀態(tài)， 只有化合態(tài)。常常有硅的氧化物和硅酸鹽(一)硅元素在自然界中的存在和含量硅的存在及性質 你能畫出碳和硅的原子結構示意圖，并歸納出硅與碳在元素周期表中的位置與結構嗎？(二) 硅在周期表中的位置與結構CSi 回憶總結硅的結構及性質 碳在第三周期、硅在第四周期且都在周期表中的第四主族,最外層有四個電子，既不易失

3、去電子，也不易得到電子。所以硅的化學性質不如碳活潑,主要形成正四價化合物，碳和硅都是親氧元素，但是硅的親氧能力更強。因此碳和硅在自然界中存在形式有所不同。(二) 硅在周期表中的位置與結構硅的結構及性質 美麗的玻璃雕花藝術水晶水 晶 制 品瑪瑙瓷器是中國最偉大的創(chuàng)造之一，所以中國被譽為“瓷國”秦磚漢瓦秦始皇陵兵馬俑 秦始皇陵兵馬俑三峽大壩東方明珠 現(xiàn)代建筑離不開玻璃的裝飾和采光二氧化硅的存在1、二氧化硅（ SiO2）結晶形（石英晶體）無定形硅藻土水晶瑪瑙二氧化硅的存在 什么是石英、水晶、瑪瑙？硅石 具有彩色環(huán)狀或層狀的石英稱為瑪瑙二氧化硅的晶體結構SiO2的晶體結構晶體Si的結構科學視野單質硅和

4、SiO2都是正四面體結構。性質很穩(wěn)定二氧化硅的結構 每 1個Si原子周圍結合4個O原子，Si在中心，O 在四個頂角，同時每1個O原子周圍結合2個Si原子 二氧化硅中氧原子與硅原子個數(shù)比為2：1用SiO2來表示二氧化硅的組成，表示 O與Si的原子個數(shù)比，不是分子式，是化學式 二氧化硅的晶體結構二氧化硅的結構 根據(jù)上述二氧化硅的結構及學過的二氧化碳的性質你能否判斷SiO2的用途及物理性質和化學性質呢？主要用作裝飾物、石英坩堝、光導纖維等二氧化硅的性質想想議議(2)SiO2的物理性質 堅硬難熔固體，不溶于水 二氧化碳 二氧化硅 狀態(tài)物理性質化學性質與水反應與堿反應與堿性氧化物反應與酸反應 用 途CO

5、2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=（高溫）Na2CO3CO2+CaO=（高溫）CaCO3不反應SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO2CaO（高溫）=CaSiO3固 態(tài)氣 態(tài)熔點高、硬度大SiO24HF=SiF42H2O 人工降雨，滅火等 裝飾、石英坩堝、光纖二氧化硅和二氧化碳性質比較 從表中可以看出，二氧化硅能與堿反應生成相應的鹽和水，是一種酸性氧化物，它不能通過溶于水得到相應的酸硅酸。 酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學反應，而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反應，這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應原理。以上兩點，屬二氧化硅的特性。 由此，我們總結出

6、二氧化硅的主要化學性質為： 不溶于水的酸性氧化物，能與氫氟酸反應。 二氧化硅和二氧化碳性質比較二氧化硅的化學性質4.能與氫氟酸反應（特性）【小結】二氧化硅與生產(chǎn)生活現(xiàn)代通信用光纜光導纖維手術頭燈用光導纖維做無開刀手術光學纖維胃鏡二氧化硅的現(xiàn)代應用化學技術社會 二氧化硅難溶于水，那么如何制得硅酸呢？ 硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱為“硅膠”。 硅酸是一種弱酸，不溶于水，不能使 指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。 常用做干燥劑 2、硅酸 （H2SiO3）想一想(1)性質:(2)制備: 【用途】：生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為 “硅膠”。常常用做干燥

7、劑。 如何制取硅酸? 硅酸鈉溶液、酚酞、稀鹽酸、稀硫酸 實驗原理：實驗探究Na2SiO3+ _H2SiO3實驗試劑：硅酸的性質和用途制取原理：強酸制弱酸 滴入酚酞后溶液變紅，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（膠體）SiO32- + 2H+ = H2SiO3 （膠體）硅酸的性質和用途 【方法步驟】：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸閱讀課本P76探究實驗4-1 硅

8、膠泳帽 硅膠干燥劑說明硅膠具有哪些性質？化學技術社會 1.了解硅元素在自然界中的存在和含量，從硅元素的位置與結構推知其親氧性存在的兩種化合物二氧化硅和硅酸。 3.硅酸制取原理、性質和硅膠的用途學后應知2.教學重點、難點教學重點教學難點 二氧化硅的結構 二氧化硅的性質和硅酸的制備第四章非金屬及其化合物 第二課時硅酸鹽、硅單質 本課學習內容 1.硅酸鹽的定義、性質和表示方法及工業(yè)產(chǎn)品 3.硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)白色渾濁的原因。 硅酸鹽的豐富性和多樣性人面魚紋盆科學視野化學技術社會化學技術社會 普通玻璃: Na2OCaO6SiO2化學技術社會 陶瓷 日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具化學技術社會

9、具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽分子篩化學技術社會 生物陶瓷人造骨化學技術社會硅酸鹽1、定義： 硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱 2、性質： 硅酸鹽種類很多，大多數(shù)難溶于水，化學性質穩(wěn)定。最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，K2SiO3三、硅酸鹽 硅酸鹽的存在形式、性質、工業(yè)制備和 用途1、硅酸鹽組成的表示方法：（1）化學式法： 適用于簡單的硅酸鹽 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：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù)。 硅酸鈉：Na2SiO3 Na2OSiO2 硅酸鈣：CaSiO3 C

10、aOSiO2 高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O 正長石：KAlSiO3 不能寫成K2OAl2O33SiO2 ,應寫成 K2OAl2O36SiO2（2）氧化物法資料卡片3、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，是一種礦物膠，黏性很強，可以作黏膠劑和木材防火劑。閱讀課本P65并探究實驗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）物理性質（2）硅酸鈉的化學性質 硅酸鈉的化學性質相對穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性好。與酸反應 Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl

11、+ H2SiO3與鹽反應 CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3 +2NaCl（3）硅酸鈉的用途 可以作肥皂填料， 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6.硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品 傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)三大產(chǎn)品有： 玻璃、陶瓷、水泥。你認識這些常見的硅酸鹽產(chǎn)品嗎 應用廣泛的硅酸鹽產(chǎn)品四、硅單質化學技術社會四、硅單質（Si） 2.物理性質： 3.化學性質 有金屬光澤的灰黑色固體， 1.存在形式晶體硅無定形硅 你能根據(jù)硅的原子結構推測硅單質可能具有的化學性質熔點高，硬度大，有脆性，常溫下化學性質不穩(wěn)定。 在高溫條件下，單質硅能與O2和Cl2等非 金屬單質反應。 常溫下化學性質不活潑，只能跟F2、HF和NaOH溶液反應。 Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2SiO2 SiO23、化學性質 5、用途：太陽能電池、計算機芯片以及半導體材料信息技術等材料和人造衛(wèi)星、登月車、火星探測器等動力設備新能源。 硅太陽能電池硅芯片是各種計算機、微電子產(chǎn)品的核心 觀看下列圖片總結單質硅的用途化學技術社會科學視野新型陶瓷人造關節(jié)化學技術社會高壓鈉燈 高溫結構陶瓷 1.氧化鋁陶瓷化學技術社會陶瓷機械零件化學技術社會 1.硅酸鹽的定義、表示方法及工業(yè)產(chǎn)品. 3.硅單質的存在形式、性質、工業(yè)制備和用途 4.硅酸鈉水溶液久置在空