高中化学《无机非金属材料的主角——硅》：课件四（45张PPT）（人教版必修1）

欢迎进入化学课堂 让我们展开理想的翅膀 在知识的天空自由地飞翔 淮安中学徐殿东 美国的硅谷 斯坦福科研工业区 是美国电子和计算机工业中心 位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊 圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长 公里 宽 公里的长条形地带上 由于它集中了全世界 0 以上的著名半导体公司 而半导体的基本元件是硅片 所以该地区被称为 硅谷 硅谷siliconvalley 非金属及其化合物 第一节无机非金属材料的主角 硅 硅元素 silicon 在地壳中的含量 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 Si 最外层电子数是4 碳也是 思考2 碳 硅原子主要显几价 正四价 4价 思考3 阅读 资料卡片 比较碳 硅亲合氧的能力 碳 硅都是亲氧元素 硅的亲氧性强于碳的亲氧性 因此硅元素在自然界都是与氧的化合物的形态存在 原因 阅读 科学视野 SiO2是正四面体的空间网状结构 因此性质很稳定 思考1 硅原子最外层电子数是多少 我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同 二氧化硅 109 28 约180 Si O SiO2是正四面体的空间网状结构 因此性质很稳定 二氧化硅 SiO2 二氧化硅广泛存在于自然界中 与其他矿物共同构成了岩石 天然二氧化硅也叫硅石 是一种坚硬难熔的固体 硅石 硅矿山 二氧化硅 SiO2 讨论 阅读课本P63页试画出由硅石开始分类的树状分布图 硅石 结晶形 石英 无定形 硅藻土 水晶 玛瑙 玛瑙 水晶 晶体二氧化硅 硅藻土中国硅藻土资源丰富 全国10个省 区 有硅藻土矿产出 探明储量的矿区有354处 总保有储量矿石3 85亿吨 仅次于美国 居世界第2位 在地区分布上 以吉林最多 占全国储量的54 8 云南 福建 河北等地次之 矿床类型主要为火山物源沉积型矿床 吉林长白 山东临胸 浙江嵊州市硅藻土矿等 和陆源沉积型 云南寻甸 四川米易硅藻土矿等 矿床 成矿时代集中在第三纪和第四纪 以第三纪为主 无定形二氧化硅 一 二氧化硅 silicondioxide 透过图片思考 二氧化硅具有哪些物理性质 化学稳定性如何 你的根据是什么 SiO2的这些性质是由什么决定的 坚硬难熔的固体 熔沸点比较高 不溶于水 硬度比较大 1 物理性质 一 二氧化硅 silicondioxide 实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞 你知道为什么吗 防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3 使瓶塞和瓶口粘在一起 2 化学性质 不能与水反应 SiO2 CaO CaSiO3 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 高温 是酸性氧化物 不与酸反应 除氢氟酸以外 SiO2 4HF SiF4 2H2O 在高温下与碳酸盐的反应 SiO2 Na2CO3 CO2 Na2SiO3 高温 SiO2 CaCO3 CO2 CaSiO3 高温 你知道吗 玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系 2 化学性质 实验室现提供下列试剂瓶 细口磨口塞玻璃瓶瓶 广口瓶 细口橡皮塞玻璃瓶 棕色广口瓶 细口塑料瓶 如果你是实验室管理员 你将如何存放下列药品 你的依据是什么 a 二氧化硅 b 氢氧化钠溶液 c 硝酸银晶体 d 氢氟酸 e 浓硫酸 考考你 弱氧化性 SiO2 2C Si 2CO 高温 工业上用此反应制备粗硅 这就是 从沙滩到用户 2 化学性质 练一练 指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用 在A E选项中选择正确答案填入括号内 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 Na2CO3 高温 Na2SiO3 CO2 SiO2 2C 高温 Si 2CO SiO2 3C 高温 SiC 2CO SiO2 4HF SiF4 2H2O A 作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B 弱氧化性C 酸性氧化物的通性D 将挥发性的酸酐从其盐中置换出来E 未参加氧化还原反应 CDBEA 3 二氧化硅的用途由于SiO2具有优良的物理化学性能 加上SiO2在自然界的广泛存在 因此从古到今都被人类广泛地应用 光学纤维胃镜 石英制品 水晶制品 二氧化硅的用途 二 硅酸 H2SiO3 实验1 向饱和Na2SiO3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 滴入盐酸有有白色胶状沉淀产生 Na2SiO3呈碱性 硅酸难溶于水 探究1 怎样由石英 SiO2 制取硅酸 Na2SiO3 2HCl H2O 2NaCl H4SiO4 H4SiO4 H2SiO3 H2O 易 硅酸的酸性比盐酸弱 那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢 请你设计一个实验论证你的推断 实验探究2 实验2 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 你的结论 硅酸是一种很弱的酸 酸性比碳酸还弱 硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶 称为 硅胶 用途 硅胶多孔 吸附水份能力强 常用作实验室和袋装食品 瓶装药品等的干燥剂 也可以用作催化剂的载体 1 下列各组物质有关性质关系的比较 正确的是 A 溶解性 CO2H2CO3C 熔点 SiO2 CO2 干冰 D 硬度 SiO2 CO22 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3 要除去SiO2中的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 C C B 课堂回顾练习 课堂练习 下列说法正确的是 A SiO2是酸性氧化物 所以可以和碱反应 不和任何酸反应 B CO2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸C SiO2对应的酸有不同的组成D SiO2跟水反应可得硅酸 BC 试设计一简单实验方案 检验某生石灰样品中含有石灰石 石英 有关反应的离子方程式为 取少量的样品研细 试管中与过量的盐酸反应 若产生气体 说明样品中有石灰石 若仍有不溶物 说明样品中有石英 CaCO3 2H Ca2 CO2 H2O 课堂练习 二 硅酸盐 硅酸盐的结构很复杂 一般都不溶于水 最简单的硅酸盐是硅酸钠 Na2SiO3 其水溶液俗称为水玻璃 可用作肥皂填料 木材防火剂等 放入蒸馏水 现象 结论 水份蒸发后燃烧 放入Na2SiO3溶液 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 无机非金属材料 硅酸盐产品 陶瓷 水泥 玻璃 t 硅酸盐产品简介 练习 如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐硅酸钠 Na2SiO3石棉 CaMg3Si4O12长石 KAlSi3O8普通玻璃 CaNa2Si6O14黏土 Al2 Si2O5 OH 4 Na2O SiO2 3MgO CaO 4SiO2 K2O Al2O3 6SiO2 CaO Na2O 6SiO2 Al2O3 2SiO2 2H2O 传统无机非金属材料 陶瓷 玻璃 水泥 新型无机非金属材料 新型陶瓷 高温结构陶瓷 压电陶瓷 透明陶瓷 超导陶瓷等 高压钠灯 透明氧化铝陶瓷 生物陶瓷应用 用高温结构陶瓷做的发动机叶片 三 硅单质 1 制法 SiO2 2C Si 2CO 2 物性 结构类似金刚石 为硬而脆的灰黑色固体 熔点高 硬度大 3 化性 在常温下化学性质不活泼 高温 Si O2 SiO2 4 用途 晶体硅的导电性介于导体和半导体之间 是良好的半导体材料 硅是信息技术的关键材料 硅太阳能电池 电脑的中央处理器 CPU A BD C 1 下列物质中属于纯净物的是 A Na2CO3 10H2OB 水泥C 纯净的盐酸D 普通玻璃 2 下列叙述正确的是 A 酸均不能与酸性氧化物反应B 玻璃 陶瓷 水泥容器都不能贮存氢氟酸C 石灰抹墙 水泥砌墙过程的硬化原理相同D 石灰窑 玻璃熔炉出来的气体主要成分相同 3 下列物质有固定熔点的是 A 水泥B 玻璃C Na2O SiO2D 水玻璃 课堂练习 再见 谢谢 作业 完成教学案 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全