无机非金属材料的主角-硅(课件)

我 们 生 存 的 地 球 、 她 坚 硬 的 地 壳 是由 什 么 构 成 的 ？ 硅 的 化 合 物 构 成 了 地 壳 中 大 部 分的 岩 石 、 沙 子 和 土 壤 ,约 占 地 壳 质 量的 90%以 上 。第一节 无机非金属材料的主角硅 C、 Si 的 原 子 结 构 示 意 图 。+14+6C Sil 硅 原 子 既 不 易 失 去 又 不 易 得 到 电 子 ， 主 要 形 成四 价 的 化 合 物 。l 硅 是 一 种 亲 氧 元 素 ， 在 自 然 界 中 它 总 是 与 氧 相互 化 合 的 。l 存 在 ： 没 有 游 离 态 ， 只 有 化 合 态 二 氧 化 硅 、硅 酸 盐 。 结 晶 形 （ 石 英 晶 体 ）无 定 形 硅 藻 土 水 晶玛 瑙二 、 二 氧 化 硅 （ SiO2 ）1、 存 在 :硅 石 无 色 透 明彩 色 环 带 或 层 状 水 晶玛 瑙SiO2是 自 然 界 中 沙 子 、 石 英 的 主 要 成 分 。 结晶 的 二 氧 化 硅 叫 石 英 ； 天 然 二 氧 化 硅 叫 硅 石 。 石 英 水 晶 紫 水 晶 蔷 薇 石 英茶 水 晶 黄 水 晶 玛 瑙 根 据 SiO 2的 存 在 ， 分 析 SiO 2有 哪 些物 理 性 质 ？ 与 CO 2的 物 理 性 质 有 何 区 别 ？（ 从 水 溶 性 、 硬 度 、 熔 点 考 虑 ）2、二氧化硅的物理性质 物 质 SiO 2 CO 2状 态 （ 常 温 ） 气 体熔 点 -56.6 沸 点 -78.5 溶 解 性 1： 1硬 度 固 体16102230不 溶大物 理 性 质 :_硬 度 大 、 熔 点 高 、 难 溶 于 水 每 1个 Si原 子 周 围 结 合 4个 O 原 子 ， Si在 中 心 ,O 在 四 个 顶 角 。 同 时 每 1个 O 原 子 周 围 结 合 2个 Si原 子 相 结 合 。 硅 原 子 二 氧 化 硅 中 氧 原 子 与 硅 原 子 个 数 比 为 2： 1， 用 SiO2来 表 示二 氧 化 硅 的 组 成 ,表 示 O与 Si的 原 子 个 数 比 ,不 是 分 子 式 是 化 学 式 。SiO4四 面 体 结 构立 体 网 状 结构 决 定 了SiO2具 有 优良 的 物 理 和化 学 性 质二 氧 化 硅 的 结 构 纯 净 的 SiO2:是 制 造 光 导 纤 维 的 主 要 原 料石 英 ： 耐 高 温 化 学 仪 器 （ 坩 埚 ） 、 石 英 表 、 石 英 钟水 晶 ： 制 光 学 仪 器 、 高 级 工 艺 品玛 瑙 ： 精 密 仪 器 轴 承 、 耐 磨 器 皿 和 装 饰 品沙 子 ： 是 基 本 的 建 筑 材 料3、二氧化硅的用途 SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O4、二氧化硅的化学性质1、 具 有 酸 性 氧 化 物 的 通 性SiO2 CaO CaSiO3高 温 思 考 ：为 什 么 实 验 室 中 盛 放 碱 液 的 试 剂 瓶用 橡 皮 塞 而 不 用 玻 璃 塞 ?因 为 碱 液 会 跟 玻 璃 塞 中 的 SiO2反 应 ，生 成 的 硅 酸 盐 会 把 试 剂 瓶 和 玻 璃 塞粘 连 在 一 起 。SiO2 2OH = SiO32 H2O4、二氧化硅的化学性质 学 中 用1、 加 热 熔 融 烧 碱 时 应 使 用 下 列 哪 种 坩 埚（ ）A.石 英 坩 埚 B.普 通 玻 璃 坩 埚 C.铁 坩 埚 D.氧 化 铝 坩 埚C解 释 ： 石 英 坩 埚 、 玻 璃 坩 埚 中 均 含 有 SiO2， 在 加热 的 情 况 下 会 与 NaOH发 生 反 应 ： SiO2 2NaOH Na 2SiO3 H2O， 因 此 应 当 选 用 铁 坩 埚 。 4、二氧化硅的化学性质2、 SiO2的 特 殊 性 ：SiO2+4HF SiF4+2H2O 用 途 ： 刻 蚀 玻 璃 （ 制 作 玻 璃 工 艺 品 ） 用 氢 氟 酸 “ 刻 ” 出 的 玻 璃 工 艺 品 2、 实 验 室 能 否 用 玻 璃 瓶 盛 装 氢 氟 酸 （ HF） ？为 什 么 ？ 实 验 室 用 塑 料 瓶 来 盛 装 HF。 三 、 硅 酸 (H2SiO3 ) 硅 酸 是 一 种 白 色 粉 末 状 的 固 体 ， 它不 溶 于 水 ； 是 一 种 弱 酸 ， 酸 性 比 碳酸 还 弱 ， 不 能 使 指 示 剂 变 色 。 三 、 硅 酸 (H2SiO3 )由 于 SiO2不 溶 于 水 ， 也 不 与 水 发 生 反 应 ，所 以 硅 酸 是 通 过 可 溶 性 硅 酸 盐 与 其 它 酸 反 应 制 得 的 在 试 管 中 加 入 35mL饱 和 Na2SiO3溶 液 ， 滴入 12滴 酚 酞 溶 液 ， 再 用 胶 头 滴 管 逐 滴 加 入 稀 盐酸 ， 边 加 边 振 荡 ， 至 溶 液 红 色 变 浅 并 接 近 消 失 时停 止 。 静 置 。 仔 细 观 察 变 化 过 程 及 其 现 象 。实 验 4-1现 象结 论化 学 方 程 式 Na 2SiO3+2HCl H2SiO3(胶 体 )+2NaClNa2SiO3呈 碱 性 ； 硅 酸 难 溶 于 水 滴 入 酚 酞 溶 液 呈 红 色滴 入 盐 酸 有 白 色 凝 胶 产 生 生 成 的 硅 酸 逐 渐 聚 合 形 成 硅 酸 溶 胶 （ 能 流 动 ） ，当 硅 酸 的 浓 度 较 大 时 ， 就 会 形 成 硅 酸 凝 胶 （ 不 能 流动 ） ， 硅 酸 凝 胶 经 过 干 燥 脱 水 就 形 成 硅 胶 。 (硅 胶 的基 本 成 份 是 二 氧 化 硅 )硅 胶 的 用 途 ：干 燥 剂 （ 吸 水 ） ，吸 附 剂 （ 多 孔 ） ，催 化 剂 的 载 体 。 硅 酸 是 一 种 酸 性 比 碳 酸 弱 的 酸 ， 那 么 我 们 如 何设 计 一 实 验 来 证 明 呢 ？实 验 探 究实 验 ： 将 CO2通 入 Na2SiO3溶 液 中现 象 ： 透 明 的 硅 酸 凝 胶 生 成方 程 式 ： Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 + Na2CO3 结 论 ： 硅 酸 是 一 种 很 弱 的 酸 ， 酸 性 比 碳 酸 还 弱 不 稳 定 （ 比 H 2CO 3稳 定 ） ， 受 热 易 分 解 H 2SiO 3 = H 2O + SiO 2 弱 酸 性 （ 酸 性 比 碳 酸 弱 ）1、 硅 酸 的 性 质 H2SiO3+2NaOH=2H2O +Na2SiO3 第 二 课 时 、 硅 酸 盐1、 定 义 ：硅 酸 盐 是 由 硅 、 氧 、 金 属 元 素 组 成 的 化 合 物 的 总 称 2、 物 理 性 质 ：硅 酸 盐 种 类 很 多 ， 大 多 数 难 溶 于 水 ， 最 常 见 的可 溶 性 硅 酸 盐 是 Na2SiO3， K2SiO33、 表 示 方 法 ：（ 1） 化 学 式 法 ： 适 用 于 简 单 的 硅 酸 盐 如 ： Na 2SiO3， K2SiO3、 CaSiO3等 。 活 泼 金 属 氧 化 物 较 活 泼 金 属 氧 化 物 二 氧 化 硅 水 。 氧化 物 前 系 数 配 置 原 则 ： 原 子 个 数 比 不 变硅 酸 钠 ： Na2SiO3 Na2OSiO2 硅 酸 钙 ： CaSiO3 CaOSiO2高 岭 石 ： Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O 正 长 石 ： KAlSi3O8不 能 写 成 K2O Al2O33SiO2，应 写 成 K 2OAl2O36SiO2 （ 2） 氧 化 物 法 ： 4、 硅 酸 钠 （ Na2SiO3） 硅 酸 钠 是 白 色 固 体 ， 易 溶 于 水 ， 其 水 溶 液 俗称 水 玻 璃 ， 又 称 泡 花 碱 ， 是 一 种 无 色 粘 稠 的 液 体 ，黏 性 很 强 ， 可 以 作 黏 胶 剂 和 木 材 防 火 剂 。阅 读 课 本 P65并探 究 实 验 4-2放 入 蒸 馏 水 放 入 硅 酸 钠 饱 和 溶 液 现 象 结 论 水 分 蒸 发 后 燃 烧 水 分 蒸 干 后 不 燃 烧硅 酸 钠 能 防 火水 不 能 防 火（ 1） 、 硅 酸 钠 的 物 理 性 质 硅 酸 钠 水 溶 液 久 置 在 空 气 中 会 出 现 什么 现 象 ？ 为 什 么 ？硅 酸 钠 水 溶 液 久 置 在 空 气 中 会 出 现 白 色 浑 浊 。因 为 发 生 下 列 反 应 ：（ 2） 、 硅 酸 钠 化 学 性 质 硅 酸 钠 的 化 学 性 质 相 对 稳 定 ， 不 能 燃 烧 ， 不 易 被 腐 蚀 ， 热 稳 定 性 好 。Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 （ 3） 、 用 途可 以 作 肥 皂 填 料 ， 还 可 以 用 做 建 筑 、 纸 张 的黏 合 剂 和 木 材 、 织 物 的 防 腐 剂 及 防 火 剂 与 盐 反 应 与 酸 反 应Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl 你 能 指 出 常 见 的 硅 酸 盐 产 品 有 哪 些 吗 陶 瓷 日 用 器 皿 、 建 筑 饰 材 、 卫 生 洁 具成 分 ： 复 杂 ， 主 要 是 硅 酸 盐制 造 原 料 ： 黏 土 、 石 英 砂 玻 璃1、 主 要 原 料 ： 纯 碱 、 石 灰 石 和 石 英 。3、 反 应 原 理 ： 复 杂 的 物 理 、 化 学 变 化2、 生 产 过 程 ： （ 玻 璃 熔 炉 ）Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高 温高 温4、 玻 璃 的 主 要 成 分 ： Na 2SiO3 、 CaSiO3 、 SiO2 水 泥 广 泛 使 用 的 建 筑 材 料制 造 原 料 ： 黏 土 、 石 灰 石 、 石 膏 具 有 特 殊 功 能 的 含 硅 物 质碳 化 硅 （ 金 刚 砂 ） ： 硬 度 很 大 ，可 做 砂 纸 、 砂 轮 的 磨 料 硅 钢 导 磁 性 良 好 ， 用 作 变 压 器 铁 芯 硅 橡 胶 目 前 最 好 的 既 耐 高 温 有 耐 低 温 的橡 胶 ， 可 制 作 火 箭 、 飞 机 的 零 件 和 绝 缘 材 料 三 、 硅 单 质硅 有 晶 体 硅 和 无 定 形 硅 两 种 。晶 体 硅 是 灰 黑 色 、 有 金 属 光 泽 、 硬 而 脆 的 固 体 。熔 沸 点 很 高 、 硬 度 很 大 （ 结 构 类 似 金 刚 石 ） 、是 良 好 的 半 导 体 。导 电 性 介 于 导 体 和 绝 缘 体 之 间 。1、 主 要 物 理 性 质 ： 2、 化 学 性 质 ： 常 温 下 硅 单 质 的 化 学 性 质 不 活 泼（ 1） 常 温 下 只 和 F2 、 HF、 强 碱 反 应Si + 2F2 = SiF4Si + 4 HF = SiF4 + 2H2 Si + 2NaOH + H2O =Na2SiO3 + 2H2（ 2） 加 热 时 能 和 O2反 应Si + O 2=SiO23、 用 途 ： 半 导 体 材 料 、 制 合 金 、 制 太 阳 能 电 池 等 1、 制 粗 硅SiO2+2C=Si+2CO2、 粗 硅 提 纯Si+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si+4HCl 随 堂 练 习 ：1、 熔 融 烧 碱 应 选 用 的 器 皿 是 ( ) A.石 英 坩 埚 B.生 铁 坩 埚 C.普 通 玻 璃 坩 埚 D.陶 瓷 坩 埚2、 下 列 说 法 正 确 的 是 ( )A. 硅 的 化 学 性 质 不 活 泼 ， 在 自 然 界 中 可 以 以 游 离 态 存 在B. 二 氧 化 碳 通 入 水 玻 璃 可 以 得 到 原 硅 酸C. 二 氧 化 硅 溶 于 水 显 酸 性D. 二 氧 化 硅 是 酸 性 氧 化 物 ， 它 不 溶 于 任 何 酸 BB 3 要 除 去 SiO2中 混 有 的 少 量 CaO杂 质 ， 最 适 宜 的 试 剂 是（ ）A 纯 碱 溶 液 B 盐 酸 C 硫 酸 D 苛 性 钠 溶 液 4 下 列 反 应 能 说 明 二 氧 化 硅 是 酸 性 氧 化 物 的 是 （ ）A SiO2 +2C=Si+2COB SiO2 +2NaOH=Na2SiO3+H2OC SiO2 +4HF=Si F4+2H2OD SiO2 +CaCO3=CaSiO3+CO25 下 列 物 质 中 ， 不 能 用 玻 璃 瓶 来 盛 装 的 是 （ ）A 烧 碱 溶 液 B 浓 硫 酸 C 氢 氟 酸 D 碳 酸 钠 溶 液 B B C 6 制 造 光 导 纤 维 的 主 要 原 料 是 （ ）A 晶 体 硅 B 二 氧 化 硅 C 石 墨 D 硅 酸 钠7 下 列 叙 述 正 确 的 是 （ ）A 自 然 界 存 在 大 量 单 质 硅B SiO2 与 任 何 酸 都 不 起 反 应 C 光 导 纤 维 被 广 泛 应 用 于 能 量 传 输 和 信 息 传 输D SiO2 的 化 学 性 质 活 泼 ， 能 与 很 多 物 质 发 生 化 学 反 应 BC 8 将 过 量 的 CO2分 别 通 入 CaCl2溶 液 ； Na2SiO3溶 液 ； Ca(OH)2溶 液 ； 饱 和Na2CO3溶 液 。 最 终 溶 液 中 有 白 色 沉 淀 析 出 的 是（ ）A B C D B