無(wú)機(jī)非金屬材料的主角---硅h(上.ppt

1、,硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)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。,硅元素(silicon)在地殼中的含量,非金屬及其化合物,第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角_硅,從原子結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識(shí)硅,共同點(diǎn)：既不易失去電子，也不易得到電子，主要形成四價(jià)化合物。,C,Si,CO2 H2CO3 Na2CO3 CaCO3,SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 CaSiO3,不同點(diǎn)：碳在自然界中有單質(zhì)存在，硅則與氧化合，只有化合態(tài)（二氧化硅、硅酸鹽）,結(jié)論：碳化學(xué)性質(zhì)比硅穩(wěn)定，硅有親氧性；,碳-統(tǒng)治了有機(jī)界：碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素。,硅統(tǒng)治了無(wú)機(jī)礦物界：硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素。,資料卡片

2、: 在25和101kPa的條件下,由單質(zhì)生成1molCO2時(shí)放熱393.5kJ;而在同樣條件下,生成1molSiO2時(shí)放熱910.9kJ。放熱越多,其生成物通常越穩(wěn)定,可見(jiàn)SiO2比CO2更容易生成,而且更穩(wěn)定。,硅的親氧性強(qiáng)于碳的親氧性。,因此硅元素在氧化氣氛包圍的地球上，硅主要以SiO2及硅酸鹽形式存在。,思考：閱讀資料卡片，比較碳、硅親合氧的能力及硅在自然存在形式？,？,討論：閱讀課本P74-75頁(yè)試畫(huà)出由硅石開(kāi)始的樹(shù)狀分類(lèi)圖。,硅石,結(jié)晶形（石英）,無(wú)定形（硅藻土）,水晶,瑪瑙,一、二氧化硅(silicon dioxide),水 晶,瑪 瑙,光導(dǎo)纖維,現(xiàn)代通信用光纜,光學(xué)纖維胃鏡,用光

3、導(dǎo)纖維做 無(wú)開(kāi)刀手術(shù),光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈,光導(dǎo)纖維,石英坩堝,二氧化硅的用途,制晶體硅,石英坩堝,光導(dǎo)纖維,石英手表,玻璃儀器,耐磨器皿,SiO2,精密儀器軸承,一、二氧化硅(silicon dioxide),請(qǐng)根據(jù)SiO2的存在和應(yīng)用思考:,二氧化硅具有哪些物理性質(zhì)?化學(xué)穩(wěn)定性如何?你的根據(jù)是什么?SiO2的這些性質(zhì)是由什么決定的？,結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系：SiO2的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大的固體 不溶于水，純凈的SiO2晶體無(wú)色透明,二氧化硅,二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖,可見(jiàn)Si、O個(gè)數(shù)比為,SiO2,1：2,Si,O,實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎

4、？,防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。,（1）、具有酸性氧化物的通性,與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水,與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽,（有粘性，其溶液俗稱(chēng)水玻璃）,SiO2 + H2O,（2）與氫氟酸反應(yīng)（特性）,你知道嗎？ 如何在玻璃上雕刻?這門(mén)工藝和我們化學(xué)有什么深厚的合作關(guān)系？,與其它酸不反應(yīng)（H2SO4、HNO3、HCl）,HF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瓶。,(3)弱氧化性,工業(yè)上用此反應(yīng)制備粗硅，這就是“從沙灘到用戶(hù)”！,高溫,電爐,二、硅酸(H2SiO3),實(shí)驗(yàn)4-1:向Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入稀鹽酸。,滴

5、入酚酞溶液呈紅色，,Na2SiO3溶液呈堿性,問(wèn)題研究1：怎樣由石英(SiO2)制取硅酸？,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（膠體）,問(wèn)題研究1：怎樣由石英(SiO2)制取硅酸？,硅酸難溶于水,滴入鹽酸紅色變淺接近消失，溶液呈膠狀,生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠（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(guò)干燥脫水就形成硅膠。 硅膠的用途： 干燥劑（吸水）， 吸附劑（多孔）， 催化劑的載體。,已知硅酸酸性比碳酸弱,請(qǐng)你描述將CO2通入到飽和的Na2SiO3溶液中產(chǎn)生的現(xiàn)象并寫(xiě)出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。,問(wèn)題研究2：,現(xiàn)象：生成白色膠狀沉淀。,方程式：

6、,Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 +Na2CO3,Na2SiO3+2H2O+2CO2=H2SiO3 +2NaHCO3,反應(yīng)原理：強(qiáng)酸制弱酸,1、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來(lái)盛裝的是( ) A.燒堿溶液 B.濃硫酸 C.氫氟酸 D.碳酸鈉溶液,練一練,C,2、要除去SiO2中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（ ） A.純堿溶液 B 鹽酸 C 硫酸 D 氫氧化鈉溶液,練一練,B,3、試設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案,檢驗(yàn)?zāi)成覙悠分泻惺沂?、石? ,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為 .,取少量的樣品研細(xì)放入試管中與過(guò)量的鹽酸反應(yīng),若產(chǎn)生氣體,說(shuō)明樣品中有石灰石,若仍有不溶物,說(shuō)明樣品中有石英。,CaCO3

7、 + 2H+ =Ca2+CO2+ H2O,練一練,課堂小結(jié),作業(yè)：完成有關(guān)反應(yīng)方程式。,預(yù)習(xí)了解:硅的重要化合物對(duì)人類(lèi)文明的貢獻(xiàn)-玻璃、水泥、陶瓷,1.課本P80 1,3,4,5,10 2.硅這一家子,作業(yè):,中國(guó)瓷器,三、硅酸鹽,結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。,硅酸鈉（Na2SiO3), 其水溶液俗稱(chēng)水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。,是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱(chēng)。,實(shí)驗(yàn)4-2,當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒,當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒,用水玻璃浸泡過(guò)的木材或織物可防火,制備木材防火劑的原料,2、硅酸鹽組成表示,活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物SiO2H2O,Na2O SiO2,2MgO S

8、iO2,CaO Al2O3 3SiO23H2O,K(Al3Si3O10)(OH)2,傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料,硅酸鹽產(chǎn)品,陶瓷,水泥,玻璃,生產(chǎn)原料：黏土（Al2O32SiO22H2O ） 生產(chǎn)設(shè)備：陶瓷窯 生產(chǎn)過(guò)程：混合-成型-干燥-燒結(jié)-冷卻 主要性質(zhì)：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、 絕緣、易成型,陶 瓷,生產(chǎn)原料：純堿、石灰石、石英 （Na2CO3、CaCO3、SiO2） 生產(chǎn)設(shè)備：玻璃窯 反應(yīng)原理： 主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2,玻 璃,有色玻璃,鋼化玻璃,加入了不同的金屬氧化物,普通玻璃加熱接近熔化再急速冷卻,玻璃,生產(chǎn)原料：石灰石、黏土 （CaCO3、 Al2O32SiO22H2O ） 生產(chǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯 主要成分：3CaOSiO2 2CaOSiO2 3CaOAl2O3,水 泥,具有特殊功能的含硅物質(zhì),1、碳化硅（SiC俗稱(chēng)金剛砂），具有金剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。,2、硅 鋼 （鐵合金） 導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯,3、硅橡膠,4、分子篩,新