高中化學(xué)必修一硅市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、第四章非金屬及其化合物第1頁第1頁第一節(jié)無機(jī)非金屬材料主角 硅你知道美國硅谷嗎？Silicon vally第2頁第2頁Si元素在地殼中含量排在第幾位？第3頁第3頁在地殼中硅含量為26.3%，僅次于氧。硅氧化物及硅酸鹽夠成了地殼大部分巖石、沙子和土壤，約占地殼質(zhì)量90%以上。在無機(jī)非金屬材料中，硅一直飾演中主要角色第4頁第4頁第5頁第5頁碳及其主要化合物第6頁第6頁碳 單 質(zhì)1、碳同素異形體結(jié)構(gòu)金剛石石墨C60第7頁第7頁10928 金剛石是一個(gè)含有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)晶體，在晶體中，每個(gè)碳原都被相鄰4個(gè)碳原子包圍，處于4個(gè)碳原子中心，以共價(jià)鍵與4個(gè)碳原子結(jié)合。成為正四周體結(jié)構(gòu)，這些正四周體向空間發(fā)展，

2、構(gòu)成彼此聯(lián)結(jié)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。金剛石熔點(diǎn)（3550）和沸點(diǎn)（4827）都很高,硬度很大。金剛石第8頁第8頁- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

3、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 120共價(jià)鍵范德華力石墨石墨為層狀結(jié)構(gòu)，各層之間是范德華力結(jié)合，容易滑動(dòng)，因此石墨很軟。熔沸點(diǎn)高第9頁第9頁1、 可燃性： C + O2= CO2 2 C + O2(不足) = 2CO點(diǎn)燃點(diǎn)燃2、還原性： C

4、+ 2CuO =2Cu + CO2 C + H2O = CO + H2(水煤氣) 2、化學(xué)性質(zhì)C + 4HNO3（濃） = CO2 +4 NO2 +2H2OC + 2H2SO4（濃） = CO2 + 2SO2 +2H2O2C + SiO2 = = 2CO+ Si高溫C + CO2 = = 2CO高溫高溫第10頁第10頁碳化合物第11頁第11頁一氧化碳（1）物理性質(zhì)（2）化學(xué)性質(zhì)1、 可燃性：2CO + O2 = 2CO2 (用點(diǎn)燃辦法除CO)點(diǎn)燃2、 還原性：Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2 (煉鐵) CuO + CO =Cu + CO2 3、毒性無色無味，難溶于水，有毒COH

5、2OCO2H2高溫尾氣點(diǎn)燃處理、用氣囊搜集4、檢查：灼熱氧化銅、澄清石灰水第12頁第12頁.二氧化碳（2）化學(xué)性質(zhì)（1）物理性質(zhì)氧化性：CO2+ C = 2 CO CO2 + 2 Mg = 2 MgO + C點(diǎn)燃 酸性氧化物： CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2Na2CO3(飽和) + CO2 + H2O =2NaHCO3無色無味，無毒，不支持燃燒 CO2過量：CO2 +NaAlO2 + 2H2O = Al(OH)3 +NaHCO3 CO2不足量：CO2 +2NaAlO2 + 3H2O = 2Al(OH)3 +Na

6、2CO3第13頁第13頁將足量二氧化碳不斷氫氧化鈉、氫氧化鋇、偏鋁酸鈉溶液中 通入氫氧化鈉溶液中：CO2 + 2OH- = CO32-+ H2O CO2 +CO32-+H2O = 2HCO3-通入氫氧化鋇溶液中：CO2 + Ba2+ + 2OH- = BaCO3 + H2OCO2 + BaCO3+ H2O= Ba2+2HCO3- 通入偏鋁酸鈉溶液中：CO2 +2AlO2- + 3H2O= 2Al(OH)3 + CO32-CO2 +CO32-+H2O = 2HCO3-第14頁第14頁（3）制法 工業(yè)制法 CaCO3 CaO + CO2 試驗(yàn)室制法 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H

7、2O + CO2（4）檢查：澄清石灰水高溫第15頁第15頁原子結(jié)構(gòu)思考1：硅原子最外層電子數(shù)是多少？我們很熟悉哪種元素最外層電子數(shù)與它相同？Si最外層電子數(shù)是4，碳也是。思考2：碳、硅原子主要顯幾價(jià)？正四價(jià)（+4價(jià)）碳是構(gòu)成有機(jī)物主要元素硅是構(gòu)成巖石和許多礦物主要元素Si在自然界中沒有游離態(tài)形式存在第16頁第16頁二氧化硅(SiO2) 二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其它礦物共同構(gòu)成了巖石。是一個(gè)堅(jiān)硬難熔固體。 硅石硅礦山第17頁第17頁（1）存在形式：一、二氧化硅 SiO2地球上存在天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量 ，其存在形態(tài)有 和 12結(jié)晶型無定形第18頁第18頁結(jié)晶形（石英晶體）無定形硅藻土水晶

8、瑪瑙1、二氧化硅（ SiO2 ）(1)存在:天然SiO2稱為硅石硅石無色透明彩色環(huán)帶或?qū)訝钏К旇У?9頁第19頁水晶晶體二氧化硅第20頁第20頁瑪 瑙瑪瑙第21頁第21頁堅(jiān)硬難熔固體，熔沸點(diǎn)比較高，不溶于水，硬度比較大。2. 物理性質(zhì)第22頁第22頁二氧化碳 CO2 二氧化硅 SiO2化學(xué)式意義狀 態(tài)硬 度熔沸點(diǎn)相同點(diǎn)表示二氧化碳分子及其構(gòu)成表示二氧化硅晶體中硅氧原子個(gè)數(shù)比氣 態(tài)固 態(tài)很小很大能溶于水不溶于水很 低很 高二氧化硅與二氧化碳物理性質(zhì)對比 都屬酸性氧化物水 溶 性第23頁第23頁活動(dòng)與探究 為何二氧化硅和二氧化碳物理性質(zhì)有這樣大差別？是結(jié)構(gòu)上不同第24頁第24頁SiO二氧化硅的晶

9、體結(jié)構(gòu)示意圖3. 結(jié)構(gòu).SiO2原子晶體第25頁第25頁SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖SiO2是正四周體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定 第26頁第26頁第27頁第27頁試驗(yàn)室盛裝NaOH溶液試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為何嗎？第28頁第28頁4、化學(xué)性質(zhì)（不活潑）：（a）常溫與氫氟酸（SiO2很不活潑，HF是唯一能跟其反應(yīng)酸）4HF+SiO2=SiF4+2H2O玻璃中含有SiO2，因此能夠用HF來刻蝕玻璃SiO2 不溶于水，不與水反應(yīng)視頻第29頁第29頁SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2高溫（b)酸性氧化物特性：與堿性氧化物反應(yīng)與強(qiáng)堿反

10、應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O與一些鹽反應(yīng)：SiO2 + CaO = CaSiO3高溫（有粘性，其溶液俗稱水玻璃）高溫SiO2既能跟酸反應(yīng)，又能跟堿反應(yīng)，但不是兩性氧化物注意：第30頁第30頁二氧化硅(SiO2）二氧化(CO2)物理性質(zhì)熔沸點(diǎn)高、硬度大熔沸點(diǎn)低硬度小與水反應(yīng) 與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與酸反應(yīng) 與碳反應(yīng)高溫高溫高溫不反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+CaO= CaSiO3CO2+CaO= CaCO3SiO2+4HF=SiF4+2H2O不反應(yīng)SiO2+2C= Si+2COCO

11、2+C= 2CO第31頁第31頁練習(xí)下列幾種物質(zhì)其主要成份不是二氧化硅是（ ）紅寶石 瑪瑙 鉆石 石英晶體硅石 水晶 大理石 金剛砂 硅藻土 光導(dǎo)纖維 第32頁第32頁5、用途由于SiO2含有優(yōu)良物理化學(xué)性能加上SiO2在自然界廣泛存在，因此從古到今都被人類廣泛地應(yīng)用。第33頁第33頁制光導(dǎo)纖維石英玻璃制化學(xué)儀器制石英表、石英鐘水晶制光學(xué)儀器和工藝品瑪瑙制精密軸承和裝飾品第34頁第34頁石英制品第35頁第35頁用光導(dǎo)纖維做無開刀手術(shù)光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈通信用光纜光學(xué)纖維胃鏡第36頁第36頁水晶石英、瑪瑙第37頁第37頁二氧化硅用來制光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維就是比頭發(fā)絲還細(xì)、能傳導(dǎo)光信號玻璃絲。制造光導(dǎo)纖

12、維材料就是二氧化硅。光導(dǎo)纖維主要用于通訊、傳感、測量等，光纖通訊長處就是通信容量大，一對光纖上可同時(shí)傳送3萬門電話。 第38頁第38頁 現(xiàn)象 結(jié)論 反應(yīng)式 76試驗(yàn)觀測現(xiàn)象并填寫下表滴入酚酞溶液顯紅色，再滴入鹽酸紅色消失，并有透明膠狀物質(zhì)生成Na2SiO3溶液呈堿性，與酸反應(yīng)生成了H2SiO3Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3（膠體）+ 2NaCl二.硅酸 (H2SiO3)制備:可溶性硅酸鹽（如Na2SiO3）與酸反應(yīng)第39頁第39頁2、用H2CO3也可制得H2SiO3 ，可證實(shí)H2SiO3 酸性比H2CO3弱。SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3（

13、膠體） Na2SiO3 + H2O + CO2 （適量）= Na2CO3 + H2SiO3（膠體）一、制備辦法1、可溶性硅酸鹽（如Na2SiO3）與酸反應(yīng)Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 （膠體）+ 2NaClSiO32- + 2H+= H2SiO3（膠體）第40頁第40頁硅酸是一個(gè)白色粉末狀固體，它溶解度??；是一個(gè)弱酸，不能使批示劑變色2、物理性質(zhì)硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔硅酸干凝膠，稱為“硅膠”。第41頁第41頁3、硅酸化學(xué)性質(zhì) 與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng) 不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定），受熱易分解 H2SiO3 = H2O + SiO2H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3

14、 + 2H2O第42頁第42頁三、硅酸鹽1.含義：硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素構(gòu)成化合物總稱 硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜固態(tài)化合物，普通都不溶于水。第43頁第43頁 最簡樸硅酸鹽是硅酸鈉（Na2SiO3），俗稱泡花堿；其水溶液俗稱為水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火劑等。放入蒸餾水現(xiàn)象結(jié)論水份蒸發(fā)后燃燒放入Na2SiO3溶液水份蒸發(fā)后不燃燒水份蒸發(fā)后，失去防火作用防火效果好用作防火劑 P77 試驗(yàn)4-22、硅酸鈉 Na2SiO3第44頁第44頁花崗巖第45頁第45頁長石第46頁第46頁云母石第47頁第47頁滑石第48頁第48頁石棉第49頁第49頁高嶺土第50頁第50頁粘土第51頁第51頁3 硅酸鹽表示辦法用氧

15、化物形式表示 氧化物順序：低價(jià)金屬氧化物高價(jià)金屬氧化物二氧化硅水第52頁第52頁用氧化物形式表示硅酸鹽構(gòu)成 硅酸鈉Na2SiO3 _ 硅酸鈣CaSiO3_ 高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4_ 正長石KAlSi3O8_Na2OSiO2Al2O32SiO2 2H2OK2O Al2O3 6SiO2CaO SiO2第53頁第53頁練習(xí)：如何用氧化物形式表示下列硅酸鹽石棉：CaMg3Si4O12普通玻璃： CaNa2Si6O14鈣沸石：Ca(Al2Si3O10) 3H2OCaO3MgO4SiO2CaONa2O6SiO2CaO Al2O3 3SiO23H2O第54頁第54頁無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷

16、水泥玻璃4、硅酸鹽工業(yè)4、硅酸鹽工業(yè)第55頁第55頁陶瓷原料：條件：黏土高溫?zé)Y(jié)第56頁第56頁景德鎮(zhèn)陶瓷第57頁第57頁玻璃原料：設(shè)備：條件：主要反應(yīng)：主要成份：高溫SiO2+CaCO3= CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3= Na2SiO3+CO2高溫純堿、石灰石、石英硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅高溫熔融玻璃窯第58頁第58頁玻璃第59頁第59頁特殊玻璃有色玻璃鋼化玻璃加入了不同金屬氧化物普通玻璃加熱靠近熔化再急速冷卻第60頁第60頁水泥原料：設(shè)備：條件：主要成份：水泥回轉(zhuǎn)窯黏土、石灰石、石膏煅燒硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣等硅酸三鈣(3CaOSiO2)硅酸二鈣(2CaOSiO2) 混

17、合物鋁酸三鈣(3CaOAl2O3)第61頁第61頁水泥第62頁第62頁第63頁第63頁其它主要硅化物SiC硅鋼（4硅）硅橡膠（金剛砂）第64頁第64頁老式無機(jī)非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥新型無機(jī)非金屬材料：新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等第65頁第65頁五、硅單質(zhì)1、存在形式自然界中沒有游離態(tài)硅，只有化合態(tài)單質(zhì)硅分為晶型和無定形2、分布自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。是構(gòu)成礦物和巖石基本元素。第66頁第66頁3.物理性質(zhì)單質(zhì)硅有晶體和無定形體，晶體硅結(jié)構(gòu)與金剛石類似，灰黑色、有金屬光澤、硬而脆固體。熔沸點(diǎn)高，硬度大，難溶于水。硅晶體導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是

18、一個(gè)主要半導(dǎo)體材料。第67頁第67頁（1）與氟氣反應(yīng)：（2）與氫氟酸反應(yīng)：（3）與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：（4）與氯氣反應(yīng)：（5）與氧氣反應(yīng)：Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+2Cl2= SiCl4Si+O2=SiO24、化學(xué)性質(zhì)：常溫下反應(yīng)加熱條件第68頁第68頁5、硅制備：反應(yīng)方程式：SiO2+2C=Si+2CO高溫 工業(yè)上，用碳在高溫下還原二氧化硅辦法可制得含有少許雜質(zhì)粗硅。制高純度硅（精硅）辦法：（1）用氯氣提取粗硅中硅（2）用氫氣還原四氯化硅得高純度硅SiCl4 + 2 H2 = Si + 4 HCl高溫Si + 2Cl2 = SiCl4高溫（常溫下呈液態(tài)）第69頁第69頁6.用途 晶體硅導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是良好半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)關(guān)鍵材料利用硅半導(dǎo)體性能，制成光電