第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅h(上課)

1、 硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分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、約占地殼總量的的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的90%以上。以上。 硅元素硅元素(silicon)在地殼中的含量在地殼中的含量第一節(jié)第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角無(wú)機(jī)非金屬材料的主角_硅硅從原子結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識(shí)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，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。主要形成四價(jià)化合物。csico2 h2co3 na2co3 caco3sio2 h2sio3 na2sio3 casio3不同點(diǎn)：碳在自然界中有單質(zhì)存在，硅則與氧化不同點(diǎn)：碳在自然

2、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）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，硅有結(jié)論：碳化學(xué)性質(zhì)比硅穩(wěn)定，硅有親氧性親氧性；碳碳-統(tǒng)治了有機(jī)界：碳是構(gòu)成統(tǒng)治了有機(jī)界：碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素。有機(jī)物的主要元素。硅硅統(tǒng)治了無(wú)機(jī)礦物界：硅是構(gòu)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。成巖石與許多礦物的基本元素。資料卡片資料卡片:在在25和和101kpa的條件下的條件下,由單質(zhì)生成由單質(zhì)生成1molco2時(shí)放熱時(shí)放熱393.5kj;而在同樣條件下而在同樣條件下,生成生成1molsio2時(shí)放熱時(shí)放熱910.9kj。放熱越多。放熱越多,其生成物通常越

3、穩(wěn)定其生成物通常越穩(wěn)定,可見可見sio2比比co2更容易生成更容易生成,而且更穩(wěn)定。而且更穩(wěn)定。硅的親氧性強(qiáng)于碳的親氧性。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，因此硅元素在氧化氣氛包圍的地球上，硅主要以硅主要以siosio2 2及硅酸鹽及硅酸鹽形式存在。形式存在。思考：思考：閱讀資料卡片，比較碳、硅親合氧閱讀資料卡片，比較碳、硅親合氧的能力及硅在自然存在形式？的能力及硅在自然存在形式？討論：閱讀課本討論：閱讀課本p74-75頁(yè)試畫出由硅石開始頁(yè)試畫出由硅石開始的樹狀分類圖。的樹狀分類圖。硅石硅石結(jié)晶形（石英）結(jié)晶形（石英）無(wú)定形（硅藻土）無(wú)定形（硅藻土）水晶水晶瑪瑙瑪瑙一

4、、二氧化硅一、二氧化硅(silicon dioxide) 水水 晶晶瑪瑪 瑙瑙光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維現(xiàn)代通信用現(xiàn)代通信用光纜光纜光學(xué)纖維光學(xué)纖維胃鏡胃鏡用用光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維做做無(wú)開刀手術(shù)無(wú)開刀手術(shù)光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈手術(shù)頭燈光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維石英坩堝石英坩堝二氧化硅的用途二氧化硅的用途制晶體硅制晶體硅石英坩堝石英坩堝光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維石英手表石英手表玻璃儀器玻璃儀器耐磨器皿耐磨器皿sio2精密儀器軸承精密儀器軸承一、二氧化硅一、二氧化硅(silicon dioxide) 請(qǐng)根據(jù)請(qǐng)根據(jù)sio2的存在和應(yīng)用思考的存在和應(yīng)用思考:水晶水晶瑪瑙瑪瑙 二氧化硅具有哪些物理性質(zhì)二氧化硅具有哪些物理性質(zhì)?化學(xué)穩(wěn)定

5、性如何化學(xué)穩(wěn)定性如何?你的根據(jù)是什么你的根據(jù)是什么?sio2的這些性質(zhì)是由什么決定的？的這些性質(zhì)是由什么決定的？可見可見si、o個(gè)數(shù)比為個(gè)數(shù)比為sio21：2sio 實(shí)驗(yàn)室盛裝實(shí)驗(yàn)室盛裝naoh溶液溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎？璃塞，你知道為什么嗎？ 防止玻璃中的防止玻璃中的sio2與與naoh溶液反溶液反應(yīng)生成粘稠的應(yīng)生成粘稠的na2sio3，使瓶塞和瓶，使瓶塞和瓶口粘在一起?？谡吃谝黄稹＃?）、）、具有酸性氧化物的通性具有酸性氧化物的通性與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽（有粘性，其溶液俗稱水玻璃

6、有粘性，其溶液俗稱水玻璃）sio2 + h2o （2）與氫氟酸反應(yīng)）與氫氟酸反應(yīng)（特性）（特性） sio2 + 4hf =sif4 + 2h2o（特性）（特性）你知道嗎？你知道嗎？ 如何在玻璃上雕刻如何在玻璃上雕刻?這門工藝和我們化這門工藝和我們化學(xué)有什么深厚的合作關(guān)系？學(xué)有什么深厚的合作關(guān)系？ 與其它酸與其它酸不不反應(yīng)反應(yīng)（h2so4、hno3、hcl） hfhf能腐蝕玻璃能腐蝕玻璃. .因此，盛裝因此，盛裝氫氟酸氫氟酸不能用玻不能用玻璃試劑瓶而要用璃試劑瓶而要用塑料瓶塑料瓶。(3)弱氧化性弱氧化性工業(yè)上用此反應(yīng)制備粗硅，這就是工業(yè)上用此反應(yīng)制備粗硅，這就是“從沙灘到用戶從沙灘到用戶”！高溫

7、高溫電爐電爐二、硅酸二、硅酸(h2sio3) 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-1:向向na2sio3溶液中溶液中,滴滴入酚酞入酚酞,再滴入稀鹽酸。再滴入稀鹽酸?，F(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論方程式方程式 滴入酚酞溶液呈紅色，滴入酚酞溶液呈紅色，na2sio3溶液呈溶液呈堿性堿性,問題研究問題研究1：怎樣由石英怎樣由石英(sio2)制取硅酸？制取硅酸？nana2 2siosio3 3+2hcl=2nacl+h+2hcl=2nacl+h2 2siosio3 3（膠體）（膠體）問題研究問題研究1：怎樣由石英怎樣由石英(sio2)制取硅酸？制取硅酸？硅酸硅酸難難溶于水溶于水滴入鹽酸紅色變淺接近消失，溶液呈膠狀滴入鹽酸紅色變淺接近消失，

8、溶液呈膠狀 生成的硅酸逐漸聚合而形成成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠硅酸溶膠（能流動(dòng)）（能流動(dòng)），當(dāng)硅酸的濃度較大時(shí)，就會(huì)形成當(dāng)硅酸的濃度較大時(shí)，就會(huì)形成硅酸凝膠硅酸凝膠（不能流（不能流動(dòng)）動(dòng)），硅酸凝膠經(jīng)過干燥脫水就形成，硅酸凝膠經(jīng)過干燥脫水就形成硅膠硅膠。硅膠硅膠的用途：的用途：干燥劑（吸水），干燥劑（吸水），吸附劑（多孔），吸附劑（多孔），催化劑的載體。催化劑的載體。h2sio3=h2o+sio2加熱加熱 已知硅酸酸性比碳酸弱已知硅酸酸性比碳酸弱,請(qǐng)你描述將請(qǐng)你描述將co2通入到飽和的通入到飽和的na2sio3溶液中產(chǎn)生的溶液中產(chǎn)生的現(xiàn)象并寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式?，F(xiàn)象并寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程

9、式。問題研究問題研究2：現(xiàn)象：生成白色膠狀沉淀?，F(xiàn)象：生成白色膠狀沉淀。方程式：方程式：na2sio3+h2o+co2=h2sio3 +na2co3na2sio3+2h2o+2co2=h2sio3 +2nahco3反應(yīng)原理：強(qiáng)酸制弱酸反應(yīng)原理：強(qiáng)酸制弱酸1、下列物質(zhì)中、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來盛裝的是不能用玻璃瓶來盛裝的是( )a.燒堿溶液燒堿溶液 b.濃硫酸濃硫酸 c.氫氟酸氫氟酸 d.碳酸鈉溶液碳酸鈉溶液練一練練一練c 2、要除去、要除去sio2中的中的cao雜質(zhì)，最適宜的試雜質(zhì)，最適宜的試劑是（劑是（ ） a.純堿溶液純堿溶液 b 鹽酸鹽酸 c 硫酸硫酸 d 氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液練

10、一練練一練b3、試設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案、試設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案,檢驗(yàn)?zāi)成覙悠分泻瑱z驗(yàn)?zāi)成覙悠分泻惺沂?、石英有石灰石、石? ,有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為 . 取少量的樣品研細(xì)放入試管中與過量的鹽酸反應(yīng)取少量的樣品研細(xì)放入試管中與過量的鹽酸反應(yīng),若產(chǎn)生氣體若產(chǎn)生氣體,說明樣品中有石灰石說明樣品中有石灰石,若仍有不溶物若仍有不溶物,說明樣品中有石英。說明樣品中有石英。cacocaco3 3 + 2h+ 2h+ + =ca =ca2+2+co+co2 2+ h+ h2 2o o練一練練一練課堂小結(jié)課堂小結(jié)作業(yè)：完成有關(guān)反應(yīng)方程式。作業(yè)：完成有關(guān)反應(yīng)方程式。預(yù)習(xí)了解預(yù)習(xí)了解:

11、 :硅的重要化合物對(duì)硅的重要化合物對(duì)人類文明的貢獻(xiàn)人類文明的貢獻(xiàn)-玻璃、水泥、陶瓷玻璃、水泥、陶瓷1.1.課本課本p80 1,3,4,5,10p80 1,3,4,5,10 2. 2.硅這一家子硅這一家子作業(yè)作業(yè):中國(guó)瓷器中國(guó)瓷器三、三、硅酸鹽硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定穩(wěn)定。硅酸鈉（硅酸鈉（na2sio3), 其水溶液俗稱水其水溶液俗稱水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。料。是由是由硅、氧硅、氧和和金屬金屬組成的化合物的總稱。組成的化合物的總稱。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-24-2放入蒸餾水放入蒸餾水放入放入na2sio3

12、飽和溶液飽和溶液現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論當(dāng)水分蒸當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒發(fā)后燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒不易燃燒用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火制備木材防制備木材防火劑的原料火劑的原料2、硅酸鹽組成表示、硅酸鹽組成表示硅酸鈉（硅酸鈉（na2sio3) 鎂橄欖石（鎂橄欖石（mg2sio4）鈣沸石鈣沸石ca(al2si3o10) 3h2o活潑金屬氧化物活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物sio2h2ona2o sio22mgo sio2cao al2o3 3sio23h2o k2o3al2o36sio22h2ok(al3si3o10)(oh)2傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料傳

13、統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷陶瓷水泥水泥玻璃玻璃閱讀教材閱讀教材78-793、硅酸鹽產(chǎn)品、硅酸鹽產(chǎn)品 陶瓷陶瓷 玻璃玻璃 水泥水泥3、硅酸鹽產(chǎn)品、硅酸鹽產(chǎn)品 陶瓷陶瓷 玻璃玻璃 水泥水泥生產(chǎn)原料：黏土生產(chǎn)原料：黏土（al2o32sio22h2o ）生產(chǎn)設(shè)備：陶瓷窯生產(chǎn)設(shè)備：陶瓷窯生產(chǎn)過程：混合生產(chǎn)過程：混合- -成型成型- -干燥干燥- -燒結(jié)燒結(jié)- -冷卻冷卻主要性質(zhì)：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、主要性質(zhì)：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、 絕緣、易成型絕緣、易成型陶陶 瓷瓷生產(chǎn)原料：純堿、石灰石、石英生產(chǎn)原料：純堿、石灰石、石英 （na2co3、caco3、sio2）生產(chǎn)設(shè)備：玻璃窯

14、生產(chǎn)設(shè)備：玻璃窯反應(yīng)原理：反應(yīng)原理：主要成分：主要成分：na2sio3、casio3、sio2高溫高溫sio2 + na2co3 na2sio3 + co2 sio2 + caco3 casio3 + co2 高溫高溫玻玻 璃璃 加入了不同的金屬氧化物加入了不同的金屬氧化物普通玻璃加熱接近熔化普通玻璃加熱接近熔化再急速冷卻再急速冷卻玻璃玻璃生產(chǎn)原料：石灰石、黏土生產(chǎn)原料：石灰石、黏土 （caco3、 al2o32sio22h2o ）生產(chǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯主要成分：主要成分：3caosio2 2caosio2 3caoal2o3水水 泥泥具有特殊功能的含硅物質(zhì)具有特殊功能的含硅物質(zhì) 1、碳化硅（、碳化硅（sic俗稱金剛砂），具有金俗稱金剛砂），具有金剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。輪的磨料。 2、硅硅 鋼鋼（鐵合金）（鐵合金） 導(dǎo)磁性良導(dǎo)磁性良好，用作好，用作變壓器鐵變壓器鐵芯芯3、硅橡膠、硅橡膠4