高一化學必修一硅

高一化學必修一硅第1頁/共64頁硅元素(silicon)在地殼中的含量氧48.6%硅26.3%鋁7.73%鐵4.75%鈣3.45%鈉2.74%鉀2.47%鎂2.00%氫0.16%其他1.20%硅26.3%第2頁/共64頁

硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的90%以上。

自然界有沒有游離態(tài)的硅？第3頁/共64頁

一、單質硅與半導體材料太陽能電池觀察以下三幅圖，晶體硅具有怎樣的物理性質？第4頁/共64頁晶體硅的物理性質晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。導電性介于導體和絕緣體之間。硅是非金屬，為何會具有金屬的性質？第5頁/共64頁處于金屬非金屬的交界處最早應用的半導體材料應用最廣泛的半導體材料第6頁/共64頁

結構類似金剛石，硬熔點高,硬度大。從晶體結構及原子結構認識硅，并總結硅的化學性質。硅與碳一樣，最外層4個電子，在化學反應中既不易失去又不易得到電子，主要形成正四價化合物?！换顫姷?頁/共64頁2、化學性質——不活潑（1）常溫下與氟氣、氫氟酸、強堿反應Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑（2）加熱Si+O2＝SiO2常溫下很穩(wěn)定，不易與氫氣、氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等物質發(fā)生反應。為何自然界沒有游離態(tài)的硅？硅是親氧元素，在地殼形成的高溫環(huán)境條件下，硅與氧形成穩(wěn)定的SiO2第8頁/共64頁硅芯片、大規(guī)模集成電路及相應的計算機技術都需要有高純度的硅才能實現(xiàn)，工業(yè)上是如何獲得單質硅的呢？資料：據(jù)熱力學數(shù)據(jù)表明：SiO2+2C==Si+2CO↑反應能夠發(fā)生的溫度為T>1766.88K.SiO2+C==Si+2CO2↑反應能夠發(fā)生的溫度為T>2521.18K.

如果你是工廠管理者，你會選則哪個溫度？為什么？高溫高溫溫度高，對設備的要求也高，所需費用也高，不經(jīng)濟。反應得到的是粗硅，還需提純。第9頁/共64頁3、單質硅的制取SiO2+2C＝Si+2CO高溫粗制精制Si+2Cl2＝SiCl4高溫SiCl4+2H2＝Si+4HCl高溫置換反應第10頁/共64頁價值5元的沙子SiO2Si點沙成金價值5000元的芯片第11頁/共64頁③制集成電路、晶體管、硅整流器等半導體材料④含硅4%的鋼可制變壓器鐵芯⑤含硅15%的鋼具有耐酸性，制耐酸設備①半導體材料；硅芯片②太陽能電池第12頁/共64頁晶體管、集成電路、硅整流器、太陽能電池、硅合金等。

3、硅的用途(半導體材料)晶體管集成電路硅芯片第13頁/共64頁衛(wèi)星的翅膀太陽能汽車的尾巴在太陽能方面的利用第14頁/共64頁太陽能電池第15頁/共64頁

在美國舊金山，有個最大的高科技工業(yè)園區(qū)，稱之為“硅谷”，它是現(xiàn)代電子工業(yè)和計算機發(fā)展的基地。這說明硅在電子工業(yè)革命中起著非常重要作用。以硅為基礎而制成的晶體管是計算機的心臟。

硅在電子工業(yè)中的重要作用第16頁/共64頁二、二氧化硅1.二氧化硅(SiO2)硅石(天然)結晶形（石英）無定形（硅藻土，沙子）純凈的SiO2晶體叫做水晶。石英具有彩色環(huán)帶狀或層狀的叫瑪瑙第17頁/共64頁SiO2的天然存在：水晶(純凈的二氧化硅)觀察SiO2的外觀，總結SiO2物理性質第18頁/共64頁石英水晶第19頁/共64頁紫水晶薔薇石英茶晶黃水晶第20頁/共64頁瑪瑙第21頁/共64頁2.二氧化硅物理性質:硬度大、熔點高、難溶于水二氧化碳物理性質：CO2是一種無色能溶于水的氣體，固態(tài)CO2俗稱干冰。第22頁/共64頁第23頁/共64頁SiOSiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結構，因此性質很穩(wěn)定二氧化硅的晶體結構（2）化學性質:通常條件下，很穩(wěn)定第24頁/共64頁交流與研討1.從物質組成和性質角度來分類，SiO2屬于哪類物質？2.SiO2可能具有哪些化學性質？第25頁/共64頁學生總結：3、化學性質(1)酸性氧化物：思考：NaOH溶液為什么不盛裝在帶磨口玻璃塞的試劑瓶中？____高溫SiO2＋CaOCaSiO3

SiO2

＋2NaOH

＝

Na2SiO3

＋H2O、

常用的礦物膠因為玻璃的主要成分是二氧化硅，易與堿液反應生成對應的硅酸鹽，將瓶蓋粘合.SiO2坩堝（陶瓷）能用來熔融燒堿？第26頁/共64頁學生總結：3、化學性質

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(2)特性注意：利用該反應可以雕刻玻璃不能。因為玻璃瓶中含有的SiO2會與HF反應,最好用特制的塑料瓶.能否用玻璃試劑瓶盛氫氟酸，為什么？應用什么瓶盛放？第27頁/共64頁在玻璃表面涂上一層石蠟第28頁/共64頁在石蠟上雕刻出花紋，向挖空部分加少量氫氟酸第29頁/共64頁洗掉酸并去掉石蠟第30頁/共64頁［拓展］有人認為SiO2既能和堿反應又能和酸反應，所以應認為它是一種兩性氧化物。你同意這種看法嗎？［解答］不同意這種看法。因為SiO2與HF反應不能生成鹽,而且它只能與HF反應,與其他酸不反應.第31頁/共64頁小結:化合物化學性質二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)相同點酸性氧化物與強堿反應與堿性氧化物反應與水反應

弱氧化性特殊性SiO2+CaO=CaSiO3

高溫CO2+H2OH2CO3

CO2+C=2CO高溫

SiO2+2C=Si+2CO↑高溫SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3與氫氟酸不反應SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O不反應酸性氧化物第32頁/共64頁（4）用途裝飾品石英坩堝光導纖維石英手表光學儀器耐磨器皿SiO2精密儀器軸承第33頁/共64頁石英制品水晶制品--------------------------------------------------------第34頁/共64頁第35頁/共64頁第36頁/共64頁光導纖維光纜第37頁/共64頁光學纖維胃鏡第38頁/共64頁二、硅酸(H2SiO3)很弱的酸,酸性比碳酸弱，不能使指示劑變色(2)、不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定）受熱易分解：難溶于水。白色膠狀固體H2SiO3==SiO2+H2O△1、物理性質2、化學性質（1)與強堿反應第39頁/共64頁思考：

CO2＋H2O＝H2CO3

，但是SiO2不能與水直接化合成H2SiO3。那怎樣制備H2SiO3呢？

第40頁/共64頁向飽和Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入稀鹽酸.現(xiàn)象結論方程式

滴入酚酞溶液呈紅色，滴入鹽酸有透明的硅酸凝膠產(chǎn)生Na2SiO3呈堿性，硅酸難溶于水Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl

實驗4-13、硅酸制備如何通過反應證明酸性比碳酸還弱?Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓

向硅酸鹽溶液中加入鹽酸或通入CO2第41頁/共64頁Na2SiO3溶液大理石+稀鹽酸稀鹽酸大理石飽和碳酸氫鈉溶液硅酸鈉溶液學生實驗想一想敞口存放的硅酸鈉溶液為什么變渾濁？現(xiàn)象：生成白色凝膠結論：硅酸鈉溶液可以和CO2反應生成硅酸，所以要密閉保存第42頁/共64頁試劑二氧化硅氫氧化鈉溶液氫氟酸濃硫酸試劑瓶細口瓶，磨口塞廣口瓶細口塑料瓶細口瓶，橡皮塞練習1、實驗室有幾種試劑，根據(jù)它們各自的性質，選擇適當?shù)脑噭┢渴⒎?。請在對應的各種試劑瓶和所裝試劑之間進行連線。第43頁/共64頁2、下列說法正確的是（）A．SiO2溶于水顯酸性B．CO2通入水玻璃(硅酸鈉的水溶液）可得硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2晶體中不存在單個SiO2分子BD第44頁/共64頁4、硅膠硅酸濃度較小---硅酸溶膠，硅酸濃度較大---硅酸凝膠硅酸凝膠干燥脫水——硅酸干凝膠，稱為硅膠，（SiO2）干燥劑，催化劑載體第45頁/共64頁原硅酸H4SiO4白色膠狀沉淀，弱酸硅酸可看成原硅酸失去一個水得到的第46頁/共64頁三、硅酸鹽2、大多不溶于水，化學性質很穩(wěn)定1、是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。3、結構復雜，用SiO2和金屬氧化物組合形式表示金屬氧化物寫在前面，再寫SiO2，最后寫H2O；氧化物之間用“·”隔開。注意:改寫后應與原來化學式中的原子個數(shù)比一樣。粘土：Al2(Si2O5)(OH)4

長石：kAlSi3O8K2O·Al2O3·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O第47頁/共64頁放入蒸餾水放入Na2SiO3溶液[實驗4-2]現(xiàn)象結論水份蒸發(fā)后燃燒水份蒸發(fā)后不燃燒水份蒸發(fā)后，失去防火作用防火效果好，用作防火劑（2）用途：水玻璃是無色粘稠的液體，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性強?？捎米鞣试硖盍?，木材、織物的防腐劑和防火劑，建筑、紙張的黏膠劑。

4、Na2SiO3：最簡單的硅酸鹽，易溶于水，其水溶液俗稱為水玻璃，水溶液顯堿性?？梢杂糜谥苽涔枘z和木材防火劑第48頁/共64頁5、無機非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷：原料水泥：原料玻璃：原料教材：P78新型陶瓷高溫結構陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導陶瓷等傳統(tǒng)無機非金屬材料第49頁/共64頁（1）陶瓷的制備原料：黏土高溫燒結第50頁/共64頁（2）水泥的制備：a.原料：黏土(SiO2)、石灰石、石膏（適量）b.設備：水泥回轉窯c.條件：高溫鍛燒第51頁/共64頁水泥回轉窯第52頁/共64頁3）玻璃A.原料：純堿、石灰石、過量石英（SiO2)B.設備：玻璃熔爐C.條件：高溫熔融D.成分：Na2SiO3

、CaSiO3

、SiO2E.主要反應：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑F.種類：普通玻璃、鋼化玻璃、有色玻璃、光學玻璃、防彈玻璃、鉛玻璃等1:1:61:1:4第53頁/共64頁新型陶瓷高溫結構陶瓷（工程陶瓷）壓電陶瓷透明陶瓷超導陶瓷第54頁/共64頁氮化硅陶瓷氧化鋁透明陶瓷管第55頁/共64頁具有特殊功能的含硅物質碳化硅（SiC俗稱金剛砂），具有金剛石的結構。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。

硅鋼（鐵合金）導磁性良好，用作變壓器鐵芯第56頁/共64頁分子篩：具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O

主要作吸附劑和催化劑硅橡膠：既耐高溫又耐低溫制造飛機、火箭、導彈的零件和絕緣材料第57頁/共64頁1．用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，不正確的是(

)A．鈣沸石[Ca(Al2Si3O10·3H2O)]

CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OB．鎂橄欖石(Mg2SiO4)

2MgO·SiO2C．長石(KAlSi3O8)

K2O·Al2O3·3SiO2D．高嶺石[Al2Si2O5(OH)4]

Al2O3·2SiO2·2H2O

C2．屬于硅酸鹽材料的是(

)①水泥②玻璃③陶瓷④水晶

A．①③④B．②③④

C．①②④D．①②③D第58頁/共64頁3．下列關于水玻璃的性質和用途敘述不正確的是

(

)A．水玻璃是一種礦物膠，不能燃燒B．在建筑工業(yè)上可作黏合劑C．木材、織物浸過水玻璃后，不易燃燒D．水玻璃的化學性質穩(wěn)定，在空氣中不易變質D第59頁/共64頁當堂檢測1.有關硅元素的下列敘述中正確的是（）A．硅與任何酸都不反應B．硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的90%以上。C．硅的性質很穩(wěn)定，在自然界以游離態(tài)存在D.晶體硅和無定形硅是同種物質2、在①濃硝酸②水③鹽酸④氫氟酸⑤氫氧化鉀溶液中，能與二氧化硅起化學反應的有（）A.①②B.②④C.④⑤D.③④3、下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是：()A.氫氟酸B.濃硝酸C.NaOH溶液D.氯水4.下列說法正確的是（）①制造光導纖維的主要原料是晶體硅；②制造光導纖維的主要原料是SiO2；③電腦中的芯片、太陽能電池的主要原料是晶體硅④醫(yī)用內窺鏡的主要原料是SiA．①④B．②③ C