無機(jī)非金屬材料的主角---硅(課件)

1、 我們生存的地球、她堅(jiān)硬的地殼是我們生存的地球、她堅(jiān)硬的地殼是由什么構(gòu)成的？由什么構(gòu)成的？ 硅的化合物構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤,約占地殼質(zhì)量的90%以上。第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角硅C、Si 的原子結(jié)構(gòu)示意圖。的原子結(jié)構(gòu)示意圖。+14+6CSil 硅原子既硅原子既不易失去又不易得到電子不易失去又不易得到電子，主要形成，主要形成四價(jià)四價(jià)的化合物。的化合物。l 硅是一種硅是一種親氧元素親氧元素，在自然界中它總是與氧相，在自然界中它總是與氧相互化合的?；セ系?。l 存在：沒有游離態(tài)，存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)只有化合態(tài)二氧化硅、二氧化硅、硅酸鹽。硅酸鹽。結(jié)晶形（石英晶體）結(jié)晶形（石英

2、晶體）無定形無定形硅藻土硅藻土水晶水晶瑪瑙瑪瑙二、二、 二氧化硅二氧化硅（ SiO2 ）1 1、存在、存在: :硅硅石石無色透明無色透明彩色環(huán)帶或?qū)訝畈噬h(huán)帶或?qū)訝钏К旇iO2是自然界中沙子、石英的主要成分。是自然界中沙子、石英的主要成分。結(jié)結(jié)晶的晶的二氧化硅二氧化硅叫石英叫石英；天然天然二氧化硅二氧化硅叫硅石叫硅石。石英石英水晶紫水晶紫水晶薔薇石英薔薇石英茶水晶茶水晶黃水晶黃水晶瑪瑙瑪瑙 根據(jù)根據(jù)SiO2的的存在，分析存在，分析 SiO2有哪些有哪些物理性質(zhì)物理性質(zhì)？與？與CO2的物理性質(zhì)有何區(qū)別？的物理性質(zhì)有何區(qū)別？（從水溶性、硬度、熔點(diǎn)考慮）從水溶性、硬度、熔點(diǎn)考慮）2、二氧化硅

3、的物理性質(zhì)二氧化硅的物理性質(zhì) 物質(zhì)物質(zhì)SiO2CO2狀態(tài)（常溫）狀態(tài)（常溫）氣體氣體熔點(diǎn)熔點(diǎn)-56.6 沸點(diǎn)沸點(diǎn)-78.5-78.5 溶解性溶解性1：1硬度硬度固體固體1610161022302230不溶不溶大大物理性質(zhì)物理性質(zhì):_硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水 每每1個(gè)個(gè)Si原子周圍結(jié)合原子周圍結(jié)合4個(gè)個(gè)O原子，原子，Si在中心在中心,O在四個(gè)頂角。在四個(gè)頂角。 同時(shí)每同時(shí)每1個(gè)個(gè)O原子周圍結(jié)合原子周圍結(jié)合2個(gè)個(gè)Si原子相結(jié)合。原子相結(jié)合。 硅原子硅原子二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)比為二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)比為2：1，用，用SiO2來表示來表示二氧化硅的組成二氧化硅的

4、組成,表示表示O與與Si的原子個(gè)數(shù)比的原子個(gè)數(shù)比,不是分子式是化學(xué)式。不是分子式是化學(xué)式。SiOSiO4 4 四面體結(jié)構(gòu)四面體結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了構(gòu)決定了SiOSiO2 2具有優(yōu)具有優(yōu)良的物理和良的物理和化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)二氧化硅的結(jié)構(gòu)二氧化硅的結(jié)構(gòu)純凈的純凈的SiOSiO2 2: :是制造是制造光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維的主要原料的主要原料石英：石英：耐高溫化學(xué)耐高溫化學(xué)儀器（坩堝）儀器（坩堝）、石英表、石英表、石英鐘、石英鐘水晶水晶：制光學(xué)儀器、高級(jí)工藝品：制光學(xué)儀器、高級(jí)工藝品瑪瑙：精密儀器軸承、耐磨器皿和瑪瑙：精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品裝飾品沙子：是基本的建筑材料沙子：是基本的建筑

5、材料3、二氧化硅的用途二氧化硅的用途SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O4、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)1 1、具有、具有酸性氧化物酸性氧化物的通性的通性SiO2 CaO CaSiO3高溫高溫思考：為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞用橡皮塞而不用玻璃塞? ?因?yàn)橐驗(yàn)閴A液會(huì)跟玻璃塞中的堿液會(huì)跟玻璃塞中的SiOSiO2 2反應(yīng)，反應(yīng)，生成的生成的硅酸鹽會(huì)把硅酸鹽會(huì)把試劑瓶和玻璃塞試劑瓶和玻璃塞粘連在一起。粘連在一起。SiO2 2OH= SiO32 H2O4、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)學(xué)中用學(xué)中用1、加熱熔融燒堿時(shí)應(yīng)使用下列哪種

6、坩堝、加熱熔融燒堿時(shí)應(yīng)使用下列哪種坩堝（ ）A.石英坩堝石英坩堝 B.普通玻璃坩堝普通玻璃坩堝 C.鐵坩堝鐵坩堝 D.氧化鋁坩堝氧化鋁坩堝C解釋：石英坩堝、玻璃解釋：石英坩堝、玻璃坩堝中坩堝中均含有均含有SiOSiO2 2，在加，在加熱的情況下會(huì)與熱的情況下會(huì)與NaOHNaOH發(fā)生反應(yīng)：發(fā)生反應(yīng)：SiOSiO2 22NaOH 2NaOH NaNa2 2SiOSiO3 3H H2 2O O，因此應(yīng)當(dāng)選用鐵坩堝。，因此應(yīng)當(dāng)選用鐵坩堝。 4、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)2 2、SiOSiO2 2的特殊性：的特殊性：SiO2+4HF SiF4+2H2O 用途：刻蝕玻璃（制作玻璃工藝品）用途：刻

7、蝕玻璃（制作玻璃工藝品）用氫氟酸用氫氟酸“刻刻”出的玻璃工藝品出的玻璃工藝品2 2、實(shí)驗(yàn)室能否用玻璃瓶盛裝氫氟酸（、實(shí)驗(yàn)室能否用玻璃瓶盛裝氫氟酸（HFHF）？）？為什么？為什么？ 實(shí)驗(yàn)室用實(shí)驗(yàn)室用塑料瓶塑料瓶來盛裝來盛裝HFHF。三、硅酸三、硅酸( (H2SiO3 ) ) 硅酸是一種硅酸是一種白色粉末狀白色粉末狀的的固體固體，它，它不溶于水不溶于水；是一種；是一種弱酸弱酸，酸性比碳酸性比碳酸還弱，酸還弱，不能使指示劑變色。不能使指示劑變色。 三、硅酸三、硅酸( (H2SiO3 ) )由于由于SiO2不溶于水，也不與水發(fā)生反應(yīng)，不溶于水，也不與水發(fā)生反應(yīng)，所以硅酸是通過可溶性硅酸鹽與其它酸反應(yīng)制

8、得的所以硅酸是通過可溶性硅酸鹽與其它酸反應(yīng)制得的 在試管中加入在試管中加入35mL飽和飽和Na2SiO3溶液溶液，滴，滴入入12滴滴酚酞酚酞溶液，再用膠頭滴管逐滴加入溶液，再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽稀鹽酸酸，邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時(shí)，邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時(shí)停止。靜置。仔細(xì)觀察變化過程及其現(xiàn)象。停止。靜置。仔細(xì)觀察變化過程及其現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-1現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論化學(xué)方程式化學(xué)方程式Na2SiO3+2HCl H2SiO3( (膠體膠體) )+2NaClNa2SiO3呈呈堿性；堿性； 硅酸難溶于水硅酸難溶于水 滴入酚酞溶液呈滴入酚酞溶液呈紅色紅色滴入鹽酸有滴入鹽酸有白色凝

9、膠白色凝膠產(chǎn)生產(chǎn)生生成的硅酸逐漸成的硅酸逐漸聚合形成聚合形成硅酸硅酸溶膠溶膠（能流動(dòng)）（能流動(dòng)），當(dāng)當(dāng)硅酸的濃度較大時(shí)，就會(huì)形成硅酸的濃度較大時(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。(硅膠的硅膠的基本成份是二氧化硅基本成份是二氧化硅)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。 硅酸是一種酸性比碳酸弱的酸，硅酸是一種酸性比碳酸弱的酸，那么我們?nèi)绾文敲次覀內(nèi)绾卧O(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)來證明呢？設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)來證明呢？實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：將將COCO2 2通入

10、通入NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中溶液中現(xiàn)象：現(xiàn)象：透明的硅酸凝膠生成透明的硅酸凝膠生成方程式：方程式：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 + Na2CO3 結(jié)論：結(jié)論：硅酸是一種很弱的酸，酸性比碳酸還弱硅酸是一種很弱的酸，酸性比碳酸還弱不穩(wěn)定（比不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定），受熱易分解穩(wěn)定），受熱易分解 H2SiO3 = H2O + SiO2弱酸性（酸性比碳酸弱）弱酸性（酸性比碳酸弱）1、硅酸的性質(zhì)硅酸的性質(zhì) H2SiO3+2NaOH=2H2O +Na2SiO3第二課時(shí)、硅酸鹽1、定義：、定義：硅酸鹽是由硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱組成的化合物

11、的總稱 2、物理性質(zhì)、物理性質(zhì)：硅酸鹽種類很多，硅酸鹽種類很多，大多數(shù)難溶于水大多數(shù)難溶于水，最常見的，最常見的可溶性硅酸鹽是可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，K2SiO33、表示方法：、表示方法：（1）化學(xué)式法：）化學(xué)式法： 適用于簡(jiǎn)單的硅酸鹽如：適用于簡(jiǎn)單的硅酸鹽如：Na2SiO3，K2SiO3、 CaSiO3等。等。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二氧化硅二氧化硅水。水。氧化物前系數(shù)配置原則化物前系數(shù)配置原則：原子個(gè)數(shù)比不變?cè)觽€(gè)數(shù)比不變硅酸鈉：硅酸鈉：Na2SiO3 Na2OSiO2 硅酸鈣：硅酸鈣：CaSiO3 CaOSiO2高嶺石：高嶺石：Al2(Si2O5

12、)(OH)4 Al2O32SiO22H2O 正長(zhǎng)石：正長(zhǎng)石：KAlSi3O8不能寫成不能寫成 K2O Al2O33SiO2，應(yīng)寫成應(yīng)寫成K2OAl2O36SiO2（2）氧化物法：）氧化物法：4、硅酸鈉（、硅酸鈉（Na2SiO3） 硅酸鈉硅酸鈉是白色固體，是白色固體，易溶于水易溶于水，其水溶液俗其水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿稱水玻璃，又稱泡花堿，是一種無色粘稠的液體，是一種無色粘稠的液體，黏性黏性很強(qiáng)很強(qiáng)，可以作黏膠劑和木材防火劑。，可以作黏膠劑和木材防火劑。閱讀課本閱讀課本P65并并探究實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)4-2放入蒸餾水放入硅酸鈉飽和溶液 現(xiàn) 象 結(jié) 論 水分蒸發(fā)后燃燒水分蒸發(fā)后燃燒 水分蒸干后不燃

13、燒水分蒸干后不燃燒硅酸鈉能防火硅酸鈉能防火水不能防火水不能防火（1）、硅酸鈉的物理性質(zhì)）、硅酸鈉的物理性質(zhì)硅酸鈉水溶液久置在空氣中會(huì)出現(xiàn)硅酸鈉水溶液久置在空氣中會(huì)出現(xiàn)什什么現(xiàn)象？為什么？么現(xiàn)象？為什么？硅酸鈉水溶液久置在空氣中會(huì)出現(xiàn)白色渾濁。因?yàn)榘l(fā)生下列反應(yīng)：（2）、硅酸鈉化學(xué)性質(zhì) 硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，不能燃燒， 不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性好。Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3（3）、用途可以作肥皂填料，還可以用做建筑、紙張的黏合劑和木材、織物的防腐劑及防火劑與鹽反應(yīng)與酸反應(yīng)Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2

14、NaCl你能指出常見的硅酸鹽產(chǎn)品有哪些嗎你能指出常見的硅酸鹽產(chǎn)品有哪些嗎 陶瓷陶瓷日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具成分：成分：復(fù)雜，主要是硅酸鹽復(fù)雜，主要是硅酸鹽制造原料：制造原料：黏土、石英砂黏土、石英砂玻璃玻璃1、主要原料：主要原料：純堿、石灰石和石英。純堿、石灰石和石英。3、反應(yīng)原理：反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化復(fù)雜的物理、化學(xué)變化2、生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程： （玻璃熔爐）（玻璃熔爐）Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高溫高溫4、玻璃的主要成分：、玻璃的主要成分：Na2SiO3 、 CaSiO3 、SiO2 水泥

15、水泥廣泛使用的建筑材料廣泛使用的建筑材料制造原料：制造原料：黏土、石灰石、石膏黏土、石灰石、石膏具有特殊功能的含硅物質(zhì)具有特殊功能的含硅物質(zhì)碳化硅（金剛砂碳化硅（金剛砂）：硬度很大，硬度很大，可做砂紙、砂輪的磨料可做砂紙、砂輪的磨料硅鋼硅鋼 導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯硅橡膠硅橡膠 目前最好的既耐高溫有耐低溫的目前最好的既耐高溫有耐低溫的橡膠，可制作火箭、飛機(jī)的零件和絕緣材料橡膠，可制作火箭、飛機(jī)的零件和絕緣材料三三、硅單質(zhì)硅單質(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種。硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅是晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體?；液谏?、有金屬光澤、硬而脆的固體。熔沸點(diǎn)

16、很高、硬度很大（結(jié)構(gòu)類似金剛石）、熔沸點(diǎn)很高、硬度很大（結(jié)構(gòu)類似金剛石）、是良好的半導(dǎo)體是良好的半導(dǎo)體。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。1 1、主要物理性質(zhì)：主要物理性質(zhì)：2、化學(xué)性質(zhì)：、化學(xué)性質(zhì)：常溫下硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不活潑常溫下硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不活潑（1）常溫下）常溫下 只和只和F2 、HF、強(qiáng)堿反應(yīng)強(qiáng)堿反應(yīng)Si + 2FSi + 2F2 2 = SiF= SiF4 4Si + 4 HF = SiFSi + 4 HF = SiF4 4 + 2H + 2H2 2 Si + 2NaOH + HSi + 2NaOH + H2 2O =NaO =Na2 2SiOSiO3 3

17、 + 2H + 2H2 2（2）加熱時(shí)）加熱時(shí)能和能和O2反應(yīng)反應(yīng)Si + O2=SiO23、用途：、用途：半導(dǎo)體材料、制合金、制太陽能電池等半導(dǎo)體材料、制合金、制太陽能電池等1、制粗硅、制粗硅SiO2+2C=Si+2CO2、粗硅提純、粗硅提純Si+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si+4HCl隨堂練習(xí)：隨堂練習(xí)：1 1、熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是、熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是 ( ) ( ) A. A.石英坩堝石英坩堝 B.B.生鐵坩堝生鐵坩堝 C. C.普通玻璃坩堝普通玻璃坩堝 D.D.陶瓷坩堝陶瓷坩堝2 2、下列說法正確的是、下列說法正確的是 ( ) ( )A. A. 硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，

18、在自然界中可以硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在自然界中可以 以游離態(tài)存在以游離態(tài)存在B. B. 二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C. C. 二氧化硅溶于水顯酸性二氧化硅溶于水顯酸性D. D. 二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸 B BB B3要除去要除去SiO2中混有的少量中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是雜質(zhì)，最適宜的試劑是（ ）A純堿溶液純堿溶液 B鹽酸鹽酸 C硫酸硫酸 D苛性鈉溶液苛性鈉溶液 4下列反應(yīng)能說明二氧化硅是酸性氧化物的是下列反應(yīng)能說明二氧化硅是酸性氧化物的是（ ）ASiO2 +2C=Si+2COB SiO2 +2NaOH=Na2SiO3+H2OCSiO2 +4HF=Si F4+2H2ODSiO2 +CaCO3=CaSiO3+CO25下列物質(zhì)中，不能用玻璃瓶來盛裝的是下列物質(zhì)中，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 B B C6制造光導(dǎo)纖維的主要原料是制造光導(dǎo)纖維的主要原料是（ ）A晶體硅晶體硅