高中化學(xué) 第四章 材料家族中的元素 第一節(jié) 硅 無機(jī)非金屬材料課件 魯科版必修1-魯科版高中必修1化學(xué)課件

1、第4章 材料家族中的元素學(xué)習(xí)目標(biāo)第1節(jié) 硅 無機(jī)非金屬材料1.了解硅及二氧化硅的主要性質(zhì)及這些性質(zhì)在材料中的應(yīng)用。2.了解硅在半導(dǎo)體工業(yè)和二氧化硅在現(xiàn)代通信業(yè)的重要應(yīng)用，傳統(tǒng)的硅酸鹽制品和一些新型無機(jī)非金屬材料在生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用。3.體會(huì)組成材料的物質(zhì)的性質(zhì)與材料性能的密切關(guān)系，認(rèn)識(shí)新材料的開發(fā)對(duì)人類生產(chǎn)、生活的重要影響，學(xué)會(huì)關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題。一、預(yù)習(xí)點(diǎn)撥：一、預(yù)習(xí)點(diǎn)撥：1、自然界中的硅都是化合態(tài)，在地殼中含量居、自然界中的硅都是化合態(tài)，在地殼中含量居第二位。第二位。2、硅有晶體硅和無定形硅兩種，兩者互為同素異、硅有晶體硅和無定形硅兩種，兩者互為同素異形體。形體。3、晶體硅是

2、非金屬單質(zhì)，但是具有金屬光澤。、晶體硅是非金屬單質(zhì)，但是具有金屬光澤。4、最早使用的半導(dǎo)體材料是、最早使用的半導(dǎo)體材料是Ge,現(xiàn)在使用的半導(dǎo)現(xiàn)在使用的半導(dǎo)體材料是體材料是Si。Si是半導(dǎo)體，是半導(dǎo)體，SiO2是絕緣體。是絕緣體。5、 Si用于制造太陽能電池，用于制造太陽能電池， SiO2用于制造光用于制造光導(dǎo)纖維。導(dǎo)纖維。7、沙子、石英、水晶、瑪瑙的主要成分就是、沙子、石英、水晶、瑪瑙的主要成分就是SiO2 。9、硅酸（、硅酸（H2SiO3）是一種難溶于水，受熱易）是一種難溶于水，受熱易分解，酸性比碳酸弱的弱酸。分解，酸性比碳酸弱的弱酸。10、硅酸鈉水溶液又稱水玻璃、泡花堿，是、硅酸鈉水溶液又

3、稱水玻璃、泡花堿，是一種粘合劑。一種粘合劑。8、單質(zhì)硅與、單質(zhì)硅與SiO2的硬度大、熔沸點(diǎn)都很高，的硬度大、熔沸點(diǎn)都很高，結(jié)構(gòu)和金剛石類似。結(jié)構(gòu)和金剛石類似。6、SiO2是由硅原子和氧原子構(gòu)成的是由硅原子和氧原子構(gòu)成的。最外層電子數(shù)都是最外層電子數(shù)都是4 4個(gè)個(gè)硅和碳一樣硅和碳一樣,其原子既不易失去又不易得到電子。其原子既不易失去又不易得到電子。 結(jié)論：常溫下硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑結(jié)論：常溫下硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑。硅、碳原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的分析歸納：硅、碳原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的分析歸納： 硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖碳的原子結(jié)構(gòu)示意圖碳的原子結(jié)構(gòu)示意圖化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)常溫下：常溫下：性質(zhì)穩(wěn)定，

4、除性質(zhì)穩(wěn)定，除氟氣、氫氟酸、氫氧化氟氣、氫氟酸、氫氧化 鈉鈉外，一般不反應(yīng)。外，一般不反應(yīng)。加熱下：加熱下：Si+O2 = SiO2了解：了解：Si+4HF = SiF4+2H2記憶：記憶：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2Si+2Cl2=SiCl4高溫高溫 硅的工業(yè)制法硅的工業(yè)制法 制制粗硅粗硅：SiO2 +2C =Si + 2CO氧化劑：氧化劑：SiO2 高溫高溫還原劑：還原劑： C 注意產(chǎn)注意產(chǎn)物是物是CO轉(zhuǎn)移電子為？轉(zhuǎn)移電子為？制備高純度的硅：制備高純度的硅： Si+2Cl2=SiCl4高溫高溫SiCl4+2H2=Si+4HCl高溫高溫二氧化硅與二氧化碳的比較二氧化硅與二

5、氧化碳的比較二氧化碳二氧化碳CO2二氧化硅二氧化硅SiO2物質(zhì)分類物質(zhì)分類與堿性氧化與堿性氧化物（物（CaO）與與NaOH反應(yīng)反應(yīng)與水反應(yīng)與水反應(yīng)均屬于酸性氧化物均屬于酸性氧化物CaOSiO2 CaSiO3高溫CO2 2NaOHNa2CO3+H2OCO2 NaOHNaHCO3 SiO2 2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2 H2OH2CO3 不反應(yīng)（重點(diǎn)）不反應(yīng)（重點(diǎn)） 不反應(yīng)不反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4+ 2H2OCO2 CaOCaCO3高溫 與酸不反應(yīng)與酸不反應(yīng)2 2、實(shí)驗(yàn)室盛放、實(shí)驗(yàn)室盛放NaOHNaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞而不用玻璃塞, ,你知道

6、是為什么嗎你知道是為什么嗎? ? 3、SiO2是酸性氧化物，如何制取是酸性氧化物，如何制取H2SiO3?1、實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸、實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸(HF) ？玻璃花雕刻工藝玻璃花雕刻工藝? SiO2+4HF=SiF4+ 2H2O SiO22NaOH =Na2SiO3+H2O生成的硅酸鈉是一種粘合劑易將瓶塞和瓶口粘結(jié)生成的硅酸鈉是一種粘合劑易將瓶塞和瓶口粘結(jié)在一起。在一起。Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3三、傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料三、傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品三種硅酸鹽工業(yè)生產(chǎn)比較三種硅酸鹽工業(yè)生產(chǎn)比較水泥玻璃陶瓷生產(chǎn)原料_主要設(shè)備_

7、陶瓷窯生產(chǎn)條件高溫石灰石、黏土石灰石、黏土純堿、石灰石純堿、石灰石黏土黏土水泥回轉(zhuǎn)窯水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯玻璃窯和石英和石英a.表示順序?yàn)椋夯顫娊饘傺趸锉硎卷樞驗(yàn)椋夯顫娊饘傺趸?較活潑金較活潑金屬氧化物屬氧化物 二氧化硅二氧化硅 水；水；b.氧化物之間用氧化物之間用“ ” 隔開；隔開；c.氧化物的系數(shù)若出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)。氧化物的系數(shù)若出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)。 如:鉀長石鉀長石(KAlSi3O3)K2O Al2O3 6SiO2 硅酸鈉（硅酸鈉（Na2SiO3）Na2O SiO2 鈉長石（鈉長石（NaAlSi3O3)Na2O Al2O3 6SiO2 硅酸鹽組成的表示方法：硅酸鹽組成的表示方法：鹽式

8、法：鹽式法：氧化物式法：氧化物式法：CaSiO3CaO SiO2玻璃普通玻璃: :以純堿、石灰石和石英(SiO(SiO2 2) )為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得。 有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2 = Na= Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2= CaSiO= CaSiO3 3+CO+CO2 2主要成分：主要成分：NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiOSiO2 2(Na(Na2 2OCaO6SiOOCaO6SiO2 2) )硅酸硅酸 (H

9、2SiO3)1、制備、制備:如何制得硅酸？能用如何制得硅酸？能用SiO2與與水反應(yīng)制得嗎？為什么？水反應(yīng)制得嗎？為什么？向飽和向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸NaNa2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=H=H2 2SiOSiO3 3 +Na+Na2 2COCO3 3酸性比碳酸弱，不能使指示劑酸性比碳酸弱，不能使指示劑變色，能與堿反應(yīng)生成鹽和水變色，能與堿反應(yīng)生成鹽和水H H2 2SiOSiO3 3+2NaOH=2+2NaOH=2H H2 2O O + +NaNa2 2SiOSiO3 3H2SiO3=H2O+SiO2加熱加熱2

10、、硅酸的性質(zhì)、硅酸的性質(zhì): 硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，在硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，在自然界分布極廣。硅酸鹽是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化合物，自然界分布極廣。硅酸鹽是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化合物，一般都不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。一般都不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。 硅酸鈉（硅酸鈉（Na2SiO3) Na2SiO3是白色固體，易溶于水，水溶液俗稱水是白色固體，易溶于水，水溶液俗稱水玻璃，是無色粘稠狀液體，是一種礦物膠。常用于玻璃，是無色粘稠狀液體，是一種礦物膠。常用于制作黏合劑、防腐劑和耐火材料。在空氣中易變質(zhì)制作黏合劑、防腐劑和耐火材料。在空氣中易變質(zhì)：23222323Na SiOH

11、OCONa COH SiO2、在多年使用的廚房里，久未更換的玻璃往往失去光澤，嚴(yán)重的還會(huì)形成白色斑點(diǎn)，這種現(xiàn)象化學(xué)上叫做“堿析”，產(chǎn)生堿析的化學(xué)方程式為_。 學(xué)以致用1、三硅酸鎂被用來治療胃酸過多引發(fā)的胃潰瘍，是因?yàn)樵撐镔|(zhì)不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸鎂（Mg2Si3O8nH2O）寫成氧化物的形式為 。2MgO.3SiO2.nH2ONa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3 硅元素硅元素單質(zhì)硅單質(zhì)硅Si + F2Si + HFSi + NaOH 加熱能與某加熱能與某些非金屬單些非金屬單質(zhì)質(zhì)(O2、Cl2)反應(yīng)反應(yīng)O2Na2SiO3、CaSiO3二氧化硅是光導(dǎo)纖維二氧