高一化学必修一第四章第一节硅课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章第一节 硅 无机非金属材料,无机非金属材料的主角,-,硅,硅元素,(silicon),在地壳中的含量,氧,48.6%,硅,26.3%,铝,7.73%,铁,4.75%,钙,3.45%,钠,2.74%,钾,2.47%,镁,2.00%,氢,0.16%,其他,1.20%,硅,26.3%,硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的,90%,以上。,自然界有没有游离态的硅？,一、单质硅与半导体材料,太阳能电池,观察以下三幅图，晶体硅具有怎样的物理性质？,晶体硅的物理性质,晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。,导电性介于导体和绝缘体之间。,硅是非金属，为何会具有金属的性质？,处于金属非金属的交界处,最早应用的半导体材料,应用最广泛的半导体材料,结构类似金刚石，硬熔点高,硬度大,。,从晶体结构及原子结构认识,硅，,并总结硅的化学性质。,硅与碳一样，最外层,4,个电子，在化学反应中既不易失去又不易得到电子，主要形成,正四价,化合物。,不活泼,2,、,化学性质,不活泼,（,1,）常温下,与氟气、氢氟酸、强碱反应,Si+2NaOH+H,2,O,Na,2,SiO,3,+2H,2,（,2,）加热,Si+O,2,SiO,2,常温下很稳定，不易与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等物质发生反应。,为何自然界没有游离态的硅？,硅是亲氧元素，在地壳形成的高温环境条件下，硅与氧形成稳定的,SiO2,硅芯片、大规模集成电路及相应的计算机技术都需要有高纯度的硅才能实现，工业上是如何获得单质硅的呢？,资料：,据热力学数据表明：,SiO,2,+2C=Si+2CO,反应能够发生的温度为,T1766.88K.,SiO,2,+C=Si+2CO,2,反应能够发生的温度为,T2521.18K.,如果你是工厂管理者，你会选则哪个温度？为什么？,高温,高温,温度高，对设备的要求也高，所需费用也高，不经济。,反应得到的是粗硅，还需提纯。,3,、单质硅的制取,SiO,2,+2C,Si+2CO,高温,粗制,精制,Si+2Cl,2,SiCl,4,高温,SiCl,4,+2H,2,Si+4HCl,高温,置换反应,价值,5,元的沙子,SiO,2,Si,点沙成金,价值,5000,元的芯片,制集成电路、晶体管、硅整流器等,半导体材料,含硅,4%,的钢可制,变压器铁芯,含硅,15%,的钢具有耐酸性，制,耐酸设,备,半导体材料；硅芯片,太阳能电池,晶体管、集成电路、硅整流器、太阳能电池、硅合金等。,3,、,硅的用途,(,半导体材料,),晶体管,集成电路,硅芯片,卫星的翅膀,太阳能汽车的尾巴,在太阳能方面的利用,太阳能电池,在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称之为,“,硅谷,”,，它是现代电子工业和计算机发展的基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常重要作用。,以硅为基础而制成的晶体管是计算机的心脏。,硅在,电子工业,中的重要作用,二、二氧化硅,1.,二氧化硅,(SiO,2,),硅石,(,天然,),结晶形（石英）,无定形（硅藻土，沙子）,纯净的,SiO,2,晶体叫做水晶。,石英,具有彩色环带状或层状的叫玛瑙,SiO,2,的天然存在：,水晶,(,纯净的二氧化硅,),观察,SiO,2,的外观，总结,SiO,2,物理性质,石英,水晶,紫水晶,蔷薇石英,茶晶,黄水晶,玛瑙,2.,二氧化硅物理性质,:,硬度大、熔点高、难溶于水,二氧化碳,物理性质：,CO,2,是一种,无,色,能,溶于水的,气,体，固态,CO,2,俗称,干冰,。,Si,O,SiO,2,是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定,二氧化硅的晶体结构,（,2,）化学性质,:,通常条件下，很稳定,交流与研讨,1.,从物质组成和性质角度来分类，,SiO,2,属于哪类物质？,2. SiO,2,可能具有哪些化学性质？,学生总结：,3,、化学性质,(1),酸性氧化物：,思考：,NaOH,溶液为什么不盛装在带磨口玻璃塞的试剂瓶中？,_,_,高温,SiO,2,CaO CaSiO,3,SiO,2,2NaOH,Na,2,SiO,3,H,2,O,、,常用的矿物胶,因为玻璃的主要成分是二氧化硅，易与碱液反应生成对应的硅酸盐，将瓶盖粘合,.,SiO,2,坩埚（陶瓷）能用来熔融烧碱？,学生总结：,3,、化学性质,SiO,2,+4HF=SiF,4,+2H,2,O,(2),特性,注意：利用该反应可以雕刻玻璃,不能。因为玻璃瓶中含有的,SiO,2,会与,HF,反应,最好用特制的塑料瓶,.,能否用玻璃试剂瓶盛氢氟酸，为什么？应用什么瓶盛放？,在玻璃表面涂上一层石蜡,在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸,洗掉酸并去掉石蜡,拓展,有人认为,SiO,2,既能和碱反应又能和酸反应，所以应认为它是一种两性氧化物。你同意这种看法吗？,解答,不同意这种看法。因为,SiO,2,与,HF,反应不能生成盐,而且它只能与,HF,反应,与其他酸不反应,.,小结,:,化合物,化学性质,二氧化碳,(,CO,2,),二氧化硅,(,SiO,2,),相同点,酸性氧化物,与强碱反应,与碱性氧化物反应,与水,反应,弱氧化性,特殊性,SiO,2,+CaO = CaSiO,3,高温,CO,2,+H,2,O H,2,CO,3,CO,2,+C = 2CO,高温,SiO,2,+2C = Si+2CO,高温,SiO,2,+4HF= SiF,4, +2H,2,O,CO,2,+2NaOH = Na,2,CO,3,+H,2,O,CO,2,+CaO=CaCO,3,与氢氟酸不反应,SiO,2,+2NaOH =,Na,2,SiO,3,+H,2,O,不反应,酸性氧化物,（,4,）用途,装饰品,石英坩埚,光导纤维,石英手表,光学仪器,耐磨器皿,SiO,2,精密仪器轴承,石 英 制 品,水 晶 制 品,-,光导纤维,光缆,光学纤维胃镜,二、硅酸,(H,2,SiO,3,),很弱的酸,酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色,(2),、不稳定（比,H,2,CO,3,稳定）受热易分解：,难溶于水。,白色胶状固体,H,2,SiO,3,= SiO,2,+H,2,O,1,、物理性质,2,、化学性质,（,1),与强碱反应,思考：,CO,2,H,2,O,H,2,CO,3,，但是,SiO,2,不能与水直接化合成,H,2,SiO,3,。,那怎样制备,H,2,SiO,3,呢？,向饱和,Na,2,SiO,3,溶液中,滴入酚酞,再滴入稀盐酸,.,现象,结论,方程式,滴入酚酞溶液呈,红色,，滴入盐酸有,透明的硅酸凝胶,产生,Na,2,SiO,3,呈碱性，硅酸难溶于水,Na,2,SiO,3,+2HCl = H,2,SiO,3,(,胶体,),+2NaCl,实验,4-1,3,、硅酸制备,如何通过反应证明酸性比碳酸还弱,?,Na,2,SiO,3,+CO,2,+H,2,O=Na,2,CO,3,+ H,2,SiO,3,向硅酸盐溶液中加入盐酸或通入,CO,2,Na,2,SiO,3,溶液,大理石,+,稀盐酸,稀盐酸,大理石,饱和,碳酸氢钠溶液,硅酸钠溶液,学生实验,想一想,敞口存放的硅酸钠溶液,为什么,变浑浊,？,现象：,生成白色凝胶,结论：,硅酸钠溶液可以和,CO,2,反应生成硅酸，所以要,密闭保存,试剂,二氧化硅,氢氧化钠溶液,氢氟酸,浓硫酸,试剂瓶,细口瓶，磨口塞,广口瓶,细口塑料瓶,细口瓶，橡皮塞,练习,1,、实验室有几种试剂，根据它们各自的性质，选择适当的试剂瓶盛放。请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。,2,、下列说法正确的是（）,A,SiO,2,溶于水显酸性,B,CO,2,通入水玻璃,(,硅酸钠的水溶液）,可得硅酸,C,SiO,2,是酸性氧化物，它不溶于任何酸,D,SiO,2,晶体中不存在单个,SiO,2,分子,B D,4,、硅胶,硅酸浓度较小,-,硅酸溶胶,，硅酸浓度较大,-,硅酸凝胶,硅酸凝胶干燥脱水,硅酸干凝胶，称为,硅胶,，（,SiO,2,）,干燥剂,，,催化剂,载体,原硅酸,H,4,SiO,4,白色胶状沉淀，弱酸,硅酸可看成原硅酸失去一个水得到的,三、硅酸盐,2,、大多不溶于水，化学性质很稳定,1,、是由,硅、氧,和,金属,组成的化合物的总称。,3,、结构复杂，用,SiO2,和,金属氧化物,组合形式表示,金属氧化物写在前面，再写,SiO,2,，最后写,H,2,O,；氧化物之间用“, ”,隔开。,注意,:,改写后应与,原来化学式中的原子个数比,一样。,粘土：,Al,2,(Si,2,O,5,)(OH),4,长石,：,kAlSi,3,O,8,K,2,OAl,2,O,3,6SiO,2,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,放入蒸馏水,放入,Na,2,SiO,3,溶液,实验,4-2,现象,结论,水份蒸发后燃烧,水份蒸发后不燃烧,水份蒸发后，失去防火作用,防火效果好，用作防火剂,（,2,）用途：,水玻璃是无色粘稠的液体,，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强。可用作肥皂填料，木材、织物的,防腐剂和防火剂,，建筑、纸张的黏胶剂。,4,、,Na,2,SiO,3,：最简单的硅酸盐，,易,溶于水，其水溶液俗称为,水玻璃，,水溶液显,碱,性,。,可以用于,制备硅胶和木材防火剂,5,、无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷：原料,水泥：原料,玻璃：原料,教材：,P78,新型陶瓷,高温结构陶瓷、压电陶瓷,透明陶瓷、超导陶瓷等,传统无机非金属材料,（,1,）陶瓷的制备,原料：黏土,高温烧结,（,2,）水泥的制备：,a.,原料：黏土,(SiO,2,),、石灰石、石膏（适量）,b.,设备：水泥回转窑,c.,条件：高温锻烧,水泥回转窑,3,）玻璃,A.,原料：纯碱、石灰石、过量石英（,SiO,2,),B.,设备：玻璃熔炉,C.,条件：高温熔融,D.,成分：,Na,2,SiO,3,、,CaSiO,3,、,SiO,2,E.,主要反应：,Na,2,CO,3,+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+CO,2,CaCO,3,+SiO,2,=CaSiO,3,+CO,2,F.,种类：普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃、铅玻璃等,1 : 1 : 6,1 : 1 : 4,新型陶瓷,高温结构陶瓷（工程陶瓷）,压电陶瓷,透明陶瓷,超导陶瓷,氮化硅陶瓷,氧化铝透明陶瓷管,具有特殊功能的含硅物质,碳化硅,（,SiC,俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。,硅 钢,（铁合金）,导磁性良好，用作变压器铁芯,分子筛,：具有均匀微孔结构的铝硅酸盐,Na,2,OAl,2,O,3,2SiO,2,nH,2,O,主要作吸附剂和催化剂,硅橡胶,：既耐高温又耐低温,制造飞机、火箭、导弹的零件和绝缘材料,1,用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的,组 成，不正确的是,(,),A,钙沸石,Ca(Al,2,Si,3,O,10,3H,2,O),CaOAl,2,O,3,3SiO,2,3H,2,O,B,镁橄榄石,(Mg,2,SiO,4,),2MgOSiO,2,C,长石,(KAlSi,3,O,8,),K,2,OAl,2,O,3,3SiO,2,D,高岭石,Al,2,Si,2,O,5,(OH),4,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,C,2,属于硅酸盐材料的是,(,),水泥玻璃陶瓷水晶,A,B,C,D,D,3,下列关于水玻璃的性质和用途叙述不正确的是,(,),A,水玻璃是一种矿物胶，不能燃烧,B,在建筑工业上可作黏合剂,C,木材、织物浸过水玻璃后，不易燃烧,D,水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质,D,当堂检测,1.,有关硅元素的下列叙述中正确的是（ ）,A,硅与任何酸都不反应,B,硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的,90%,以上。,C,硅的性质很稳定，在自然界以游离态存在,D.,晶体硅和无定形硅是同种物质,2,、在浓硝酸 水 盐酸 氢氟酸 氢氧化钾溶液中，能与二氧化硅起化学反应的有 （ ）,A . B. C. D. ,3,、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.,氢氟酸,B.,浓硝酸,C.NaOH,溶液,D.,氯水,4.,下列说法正确的是（,）,制造光导纤维的主要原料是晶体硅；制造光导纤维的主要原料是,SiO,2,；电脑中的芯片、太阳能电池的主要原料是晶体硅医用内窥镜的主要原料是,Si,A,B,C,D,B,C,C,B,练习,:,1.,地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是（ ）,A.,熔点很高,B.,与水反应生成对应的酸,C.,可与烧碱反应生成盐,D.,坚硬,B,2.,要除去,SiO,2,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,B,3.,下列物质中,主要成分不是,SiO,2,的是（ ）,A.,金刚砂,B.,玛瑙,C.,水晶,D.,石英,A,预习检测,根据你的预习，判断正误：,1.,硅能导电，故它是金属。 （ ）,2.,硅的化学性质比较稳定，在自然界中主要以游离态存在。 （ ）,3.,高纯度的硅被广泛用于制作计算机芯片。（ ）,4.,晶体硅是制造光导纤维的原料。 （ ）,5.,二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟碱反应，但不可以与任何酸反应。 （ ）,