湖南師大 高一化學 4.1 硅1課件 新人教版必修1

1、硅的化合物約占地殼質量的硅的化合物約占地殼質量的90%現(xiàn)象現(xiàn)象:白色粉末，加水結白色粉末，加水結塊變成晶體；放熱塊變成晶體；放熱振蕩時間長時可溶解振蕩時間長時可溶解固體量減少固體量減少 最外層最外層4個電子，既不易失去也不易個電子，既不易失去也不易得到電子，主要通過得到電子，主要通過共用電子對共用電子對形形成四價的化合物。成四價的化合物。原子結構原子結構在自然界中有大量游離態(tài)的碳，但卻在自然界中有大量游離態(tài)的碳，但卻沒有游離態(tài)的硅，為什么？沒有游離態(tài)的硅，為什么？硅是一種親氧元素！硅是一種親氧元素！ 在自然界中它總是與氧相互化合，在自然界中它總是與氧相互化合，主要以熔點很高的氧化物及硅酸鹽主要

2、以熔點很高的氧化物及硅酸鹽的形式存在。的形式存在。硅的廣泛存在硅的廣泛存在1 1、二氧化硅（、二氧化硅（ SiOSiO2 2 ）1 1）存在形式）存在形式天天然然的的 SiOSiO2 2 硅硅石石結晶形（石英晶體）結晶形（石英晶體）無定形無定形硅藻土硅藻土水晶水晶瑪瑙瑪瑙紫水晶紫水晶瑪瑙瑪瑙 石石 英英 制制 品品硅藻土，是被稱之為硅藻的單細胞植物死亡后經(jīng)過1至2萬年左右的堆積期，形成的一種化石性的硅藻堆積土礦床。 天然硅藻土的主要成分是SiO2，優(yōu)質者色白，SiO2含量常超過70。單體硅藻無色透明，硅藻土的顏色取決于粘土礦物及有機質等，不同礦源硅藻上的成分不同。 正四面體正四面體 空間網(wǎng)狀結

3、構空間網(wǎng)狀結構 硅氧比例：硅氧比例：1：2 沒有沒有SiO2 分子存在分子存在 只存在硅氧只存在硅氧原子原子2）SiO2的四面體結構 物理性質：物理性質： 熔點高，硬度大，不溶于水熔點高，硬度大，不溶于水化學穩(wěn)定性：化學穩(wěn)定性： 穩(wěn)定性好，除氫氟酸外一般不與穩(wěn)定性好，除氫氟酸外一般不與其它酸反應，可與強堿反應，屬酸性其它酸反應，可與強堿反應，屬酸性氧化物氧化物3）性質）性質 SiO22NaOHNa2SiO3H2O化學性質化學性質酸性氧化物酸性氧化物、與堿反應、與堿反應、與堿性氧化物反應、與堿性氧化物反應SiO2CaO CaSiO3高溫高溫 特性特性 SiOSiO2 2+ 4HF =SiF+ 4

4、HF =SiF4 4+2H+2H2 2O O注意注意：玻璃中含有：玻璃中含有SiOSiO2 2，所以可以用，所以可以用HFHF來刻蝕玻璃。來刻蝕玻璃。 實驗室盛裝實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用溶液的試劑瓶用橡皮塞橡皮塞而而不用玻璃塞，你知道為什不用玻璃塞，你知道為什么嗎？么嗎？ 防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2與與NaOH溶液反應溶液反應生成粘稠的生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘，使瓶塞和瓶口粘在一起在一起4）二氧化硅的用途二氧化硅的用途光學纖維胃鏡光學纖維胃鏡瑪瑙飾物瑪瑙飾物水晶頭蓋骨水晶頭蓋骨石英鐘表（耐磨）石英鐘表（耐磨）比色皿（透光率高）比色皿（透光率高）石英坩堝（耐高溫）石

5、英坩堝（耐高溫）2、硅酸、硅酸 實驗實驗4 411：在試管中加入：在試管中加入1ml1ml飽和飽和NaNa2 2SiOSiO3 3溶液，再滴入溶液，再滴入1 12 2滴酚酞溶液，滴酚酞溶液，再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時停止。靜置。仔細觀察變化過程及時停止。靜置。仔細觀察變化過程及其現(xiàn)象。其現(xiàn)象。 現(xiàn)象：紅色褪去，并有軟而透明的膠凍狀的凝膠生成 結論：Na2SiO3溶液呈堿性，H2SiO3是一種膠體，濃度增大聚集成凝膠。 實驗室制取方法（強酸制弱酸）：實驗室制取方法（強酸制弱酸）：NaNa2 2

6、SiOSiO3 3 + 2HCl= H+ 2HCl= H2 2SiOSiO3 3 + 2NaCl + 2NaCl H H2 2SiOSiO3 3分子大小在膠體范圍，逐漸聚分子大小在膠體范圍，逐漸聚合而形成硅酸溶膠（能流動），當硅酸合而形成硅酸溶膠（能流動），當硅酸的濃度較大時，就會形成硅酸凝膠（不的濃度較大時，就會形成硅酸凝膠（不能流動），硅酸凝膠經(jīng)過干燥脫水就形能流動），硅酸凝膠經(jīng)過干燥脫水就形成硅膠。成硅膠。硅膠的用途：硅膠的用途：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。（2）性質）性質弱酸（酸性比碳酸弱），溶解度很小弱酸（酸性比碳酸弱）

7、，溶解度很小思考思考：如何通過實驗證明硅酸酸性：如何通過實驗證明硅酸酸性比碳酸弱？（用化學方程式表示）比碳酸弱？（用化學方程式表示）Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO31 1、下列敘述中，正確的是（、下列敘述中，正確的是（ ）A A、自然界中存在大量單質硅、自然界中存在大量單質硅B B、石英、水晶、硅石的主要成分都是、石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅二氧化硅C C、二氧化硅的化學性質活潑，能跟酸、二氧化硅的化學性質活潑，能跟酸、堿發(fā)生化學反應堿發(fā)生化學反應D D、自然界中二氧化硅都存在于石英礦、自然界中二氧化硅都存在于石英礦中中B2 2、要除去、要除去SiOSiO2

8、 2中的中的CaOCaO雜質，最適宜的雜質，最適宜的試劑是（試劑是（ ）A A、純堿溶液、純堿溶液 B B、硫酸、硫酸 C C、鹽酸、鹽酸 D D、燒堿溶液、燒堿溶液C硅酸鹽的結構很復雜，一般都不溶于水。硅酸鹽的結構很復雜，一般都不溶于水。 1、 硅酸鈉（硅酸鈉（Na2SiO3）溶于水，其水溶液溶于水，其水溶液 俗稱為水玻璃，可俗稱為水玻璃，可制備硅膠、木材防火劑等制備硅膠、木材防火劑等結構復雜結構復雜, ,一般不溶于水一般不溶于水, ,化學性質很穩(wěn)定。化學性質很穩(wěn)定。實驗實驗4-2放入蒸餾水放入蒸餾水放入放入Na2SiO3飽和溶液飽和溶液現(xiàn)象現(xiàn)象結論結論當水分蒸發(fā)后燃燒當水分蒸發(fā)后燃燒當水分

9、蒸發(fā)后不易燃當水分蒸發(fā)后不易燃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2 2、硅酸鹽組成表示、硅酸鹽組成表示硅酸鈉（硅酸鈉（NaNa2 2SiOSiO3 3) ) 鎂橄欖石（鎂橄欖石（MgMg2 2SiOSiO4 4）鈣沸石鈣沸石Ca(AlCa(Al2 2SiSi3 3O O1010) )3H3H2 2O O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SiOSiO2 2H H2 2O ONaNa2 2O O SiOSiO2 22MgO 2MgO SiOSiO2 2CaOCaO AlAl2 2O O3 3 3SiO3SiO2 23H3H2 2O O 鎂橄欖

10、石：鎂橄欖石：Mg2SiO4： 2MgO SiO2用用SiO2和金屬氧化物的形式和金屬氧化物的形式要領要領：兩邊原子個數(shù)守恒：兩邊原子個數(shù)守恒從左到右：金屬氧化物、二氧化從左到右：金屬氧化物、二氧化硅、水硅、水金屬氧化物順序金屬氧化物順序：K、Na、Ca、Mg、Al拆分原則拆分原則無機非無機非金屬材金屬材料料硅酸硅酸鹽鹽產(chǎn)產(chǎn)品品陶瓷陶瓷水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷：原料：原料黏土黏土玻璃玻璃：原料：原料純堿、石灰石和石英；純堿、石灰石和石英；水泥水泥：原料：原料黏土和石灰石；黏土和石灰石； 加適量石膏；加適量石膏；硅硅 酸酸 鹽鹽 產(chǎn)產(chǎn) 品品碳化硅碳化硅( (金剛砂金剛砂,SiC,SiC) )：硬

11、度大：硬度大硅鋼硅鋼：高導磁性：高導磁性硅橡膠硅橡膠：良好的彈性：良好的彈性分子篩分子篩：吸附劑、催化劑：吸附劑、催化劑新型無機非金屬材料：新型無機非金屬材料：新型陶瓷新型陶瓷高溫結構陶瓷、壓電陶瓷高溫結構陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導陶瓷等透明陶瓷、超導陶瓷等生生物物陶陶瓷瓷用高溫結構陶瓷做的發(fā)動機葉片用高溫結構陶瓷做的發(fā)動機葉片三、硅單質三、硅單質1 1、存在、存在：硅有晶體硅和無定形硅兩種。：硅有晶體硅和無定形硅兩種。2 2、物理性質、物理性質：晶體硅的結構類似于金剛石，：晶體硅的結構類似于金剛石，熔點熔點(1410)(1410)和沸點都很高，硬度大。和沸點都很高，硬度大。3 3、化學性質、化學性質：常溫下硅單質的化學性質不：常溫下硅單質的化學性質不活潑活潑導電性介于導體和絕緣體之間。導電性介于導體和絕緣體之間。SiSi + O + O2 2 = SiO = SiO2 24 4、制法、制法SiO2 + 2C =