無機非金屬材料的主角-硅

4非金屬及其化合物

§4.1無機非金屬材料的主角—硅（第1課時）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【重點難點】1、了解硅的重要化合物的主要性質(zhì)，認(rèn)識硅及其化合

物的主要用途。2、聯(lián)系生產(chǎn)生活實際，培養(yǎng)學(xué)生對知識的遷移能力。重點：二氧化硅的性質(zhì)難點：硅酸鹽的豐富性和多樣性。

硅在地殼中的含量為26.3%，僅次于氧。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，約占地殼質(zhì)量的90%以上。在無機非金屬材料中，硅一直扮演著主要的角。美國硅谷科學(xué)視野錦繡中華科學(xué)視野主要成份：SiO2Si最外層電子數(shù)是4，碳也是。思考2：碳、硅原子主要顯幾價？正四價（+4價）①碳、硅都是親氧元素。硅的親氧性強于碳的親氧性。②因此硅元素在自然界都是與氧的化合物的形態(tài)存在。思考1：硅原子最外層電子數(shù)是多少？我們很熟悉的哪種元素最外層電子數(shù)與它相同？思考3：比較碳、硅親合氧的能力。思考·交流無定形——硅藻土天然的SiO2

1.二氧化硅（SiO2）（1）二氧化硅的存在一、二氧化硅和硅酸結(jié)晶形（石英晶體）{水晶瑪瑙統(tǒng)稱硅石（2）二氧化硅的結(jié)構(gòu)SiO2是由Si和O按1：2的比例組成的立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，沒有SiO2

分子存在，只存在硅、氧原子。SiO2的晶體結(jié)構(gòu)圖【科學(xué)視野】石英研缽光導(dǎo)纖維（3）二氧化硅的用途坩堝水晶根據(jù)SiO2的存在和用途,請你分析以下問題:SiO2具有哪些物理性質(zhì)?化學(xué)穩(wěn)定性如何?將你的認(rèn)識寫在下面的橫線上,并與同學(xué)交流。物理性質(zhì):____________________________化學(xué)穩(wěn)定性:_________不溶于水硬度大熔點高很穩(wěn)定【思考與交流】SiO2

＋2NaOH====Na2SiO3

＋H2O

（4）SiO2的化學(xué)性質(zhì):

①具有酸性氧化物的通性SiO2

＋CaO====CaSiO3

高溫a.與強堿反應(yīng)生成鹽和水b.與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？【提示】因為玻璃中含有SiO2，會與NaOH溶液反應(yīng)生成硅酸鈉，使瓶塞與瓶口粘在一起而打不開?！舅伎寂c交流】②特性——與氫氟酸的反應(yīng)SiO2＋4HF====SiF4↑＋2H2O

氫氟酸（HF）是唯一能與SiO2反應(yīng)的酸此反應(yīng)常用于刻蝕玻璃。③弱氧化性：SiO2+2C====Si+2CO↑高溫（用于工業(yè)制粗硅，這就是“從沙灘到用戶”）【思考與交流】實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？氫氟酸能腐蝕玻璃，因此氫氟酸不用玻璃試劑瓶而用塑料瓶盛放。由于SiO2既可與堿反應(yīng),也可與氫氟酸反應(yīng),所以SiO2為兩性氧化物，這種說法是否正確?【提示】這種說法不正確。SiO2雖然能與氫氟酸反應(yīng)，但產(chǎn)物SiF4不是鹽，所以SiO2只是酸性氧化物?！鞠胍幌搿慷趸己投趸璧奈锢砘瘜W(xué)性質(zhì)及用途比較二氧化碳二氧化硅狀態(tài)

物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與水與堿與堿性氧化物與酸用途固態(tài)氣態(tài)熔沸點低熔沸點高、硬度大CO2+H2O=H2CO3不反應(yīng)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3SiO2

＋CaO====CaSiO3

高溫——SiO2

＋4HF=SiF4↑＋2H2O

人工降雨，滅火等裝飾、石英坩堝、光纖等隨堂練習(xí)2.硅酸（H2SiO3）(1)制取：制取原理：較強酸制較弱酸。探究實驗4-11-2滴酚酞3-5mL硅酸鈉（Na2SiO3

）溶液稀鹽酸先后現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式離子方程式探究實驗4-1滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，同時有白色膠狀沉淀產(chǎn)生。a.Na2SiO3溶液呈堿性;b.可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸；c.先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠;d.靜置則形成硅酸沉淀。Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓SiO32-+2H+==H2SiO3↓分析以上制取原理，若將CO2通入

Na2SiO3溶液中有何現(xiàn)象?(提示:碳酸的酸性強于硅酸的酸性)【提示】有白色膠狀沉淀產(chǎn)生。由于碳酸的酸性強于硅酸，所以會發(fā)生反應(yīng)：Na2SiO3+H2O+CO2====Na2CO3+H2SiO3↓【想一想】SiO32-+H2O+CO2==H2SiO3↓+CO32-H2SiO3+2NaOH====Na2SiO3+2H2O②不穩(wěn)定：受熱易分解。?H2SiO3====H2O+SiO2（2）化學(xué)性質(zhì):①弱酸性：只能與強堿發(fā)生中和反應(yīng)。

生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。常常用作干燥劑。也可用作催化劑的載體。（3）用途§4.1無機非金屬材料的主角—硅（第2課時硅酸鹽和硅單質(zhì)）1、初步了解硅酸鹽的重要用途及組成。2、掌握硅的物理性質(zhì)和重要用途。3、掌握硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【重點難點】硅酸鹽的重要用途及組成,硅的物理性質(zhì)和重要用途，硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)。。硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。1.最簡單的硅酸鹽：硅酸鈉（Na2SiO3)其水溶液俗稱水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料，還可以作為礦物膠。硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。二、硅酸鹽常見硅酸鹽礦物思考:

看書學(xué)習(xí)如何將硅酸鹽用氧化物的形式表示？硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類繁多，通常用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示其組成。例如：Na2SiO3:Na2O·SiO2CaSiO3:Ca2O·SiO2要領(lǐng)：各元素寫成相應(yīng)的氧化物，

化合價不變，元素守恒格式：金屬氧化物、二氧化硅、水

(各氧化物前系數(shù)為最簡整數(shù)比)順序：金屬按活動順序表硅酸鹽的鹽氧化物法書寫規(guī)律用氧化物形式表示下列硅酸鹽：1.蛇紋石：H4Mg3Si2O9

2.鈣長石：CaAl2SiO6

3.石棉：CaMg3Si4O12

4.長石：KAlSi3O85.普通玻璃：CaNa2Si6O14

1.3MgO·2SiO2·2H2O2.CaO·Al2O3·SiO2

3.CaO·3MgO·4SiO24.K2O·Al2O3·6SiO2

5.CaO·Na2O·6SiO2

硅酸鈉的性質(zhì)實驗取兩個小木條或濾紙條，分別放入蒸餾水和Na2SiO3飽和溶液中，使之充分吸濕、浸透，取出稍瀝干（不再滴液）后，同時分別放置在酒精燈外焰處。觀察現(xiàn)象。放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火（制備木材防火劑的原料）（1）玻璃：普通玻璃:以純堿(Na2CO3)、石灰石和石英(SiO2)為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得。Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑②主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(Na2O?CaO?6SiO2)2.硅酸鹽工業(yè)①有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：高溫高溫以黏土和石灰石為主要原料

經(jīng)研磨、混合后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，再加入適量石膏，研成細(xì)粉就得到水泥。石膏的作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速度。（2）水泥：（3）傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷：傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷是以黏土為原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。日常生活中常見的陶瓷有日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具等。（4）具有特殊功能的含硅物質(zhì)：①碳化硅（SiC俗稱金剛砂），具有金剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。②硅鋼（鐵合金）導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯。③硅橡膠最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠。

④分子篩具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽。1.硅的存在和狀態(tài)：(1)在自然界中硅元素只有化合態(tài)，無游離態(tài)；(2)與碳相似，單質(zhì)硅也有晶體硅和無定形硅。2.物理性質(zhì)：單質(zhì)硅是灰黑色，有金屬光澤、硬而脆的固體，熔沸點較高。三、硅單質(zhì)(晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料)3.化學(xué)性質(zhì)：在常溫下,硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,除氟氣、氫氟酸和強堿外,硅不跟其他物質(zhì)如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等起反應(yīng)。SiO2+2C====Si+2CO↑高溫粗硅提純：Si+2Cl2====SiCl4高溫SiCl4+2H2====Si+4HCl高溫4.工業(yè)制粗硅：5.硅的用途硅芯片是各種計算機、微電子產(chǎn)品的核心。硅太陽能電池一、SiO2和H2SiO3SiO2——酸性氧化物可以與HF反應(yīng)H2SiO3——比碳酸還弱的酸三、單質(zhì)硅結(jié)構(gòu)與金剛石的相似二、硅酸鹽工業(yè)1.下列說法正確的是()A.二氧化硅溶于水顯酸性B.二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3的水溶液)可以得到原硅酸C.因為高溫時,二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸強D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸B2.硅酸鈉溶液俗稱水玻璃,呈堿性。下列物質(zhì)中,能用帶磨口玻璃塞的試劑瓶盛放的是()A.濃硫酸B.水玻璃C.氫氟酸D苛性堿A3.將過量的CO2