高一化學(xué)必修一硅

高一化學(xué)必修一硅第1頁(yè)/共64頁(yè)硅元素(silicon)在地殼中的含量氧48.6%硅26.3%鋁7.73%鐵4.75%鈣3.45%鈉2.74%鉀2.47%鎂2.00%氫0.16%其他1.20%硅26.3%第2頁(yè)/共64頁(yè)

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、約占地殼總量的90%以上。

自然界有沒(méi)有游離態(tài)的硅？第3頁(yè)/共64頁(yè)

一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料太陽(yáng)能電池觀察以下三幅圖，晶體硅具有怎樣的物理性質(zhì)？第4頁(yè)/共64頁(yè)晶體硅的物理性質(zhì)晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。硅是非金屬，為何會(huì)具有金屬的性質(zhì)？第5頁(yè)/共64頁(yè)處于金屬非金屬的交界處最早應(yīng)用的半導(dǎo)體材料應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料第6頁(yè)/共64頁(yè)

結(jié)構(gòu)類似金剛石，硬熔點(diǎn)高,硬度大。從晶體結(jié)構(gòu)及原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)硅，并總結(jié)硅的化學(xué)性質(zhì)。硅與碳一樣，最外層4個(gè)電子，在化學(xué)反應(yīng)中既不易失去又不易得到電子，主要形成正四價(jià)化合物?！换顫姷?頁(yè)/共64頁(yè)2、化學(xué)性質(zhì)——不活潑（1）常溫下與氟氣、氫氟酸、強(qiáng)堿反應(yīng)Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑（2）加熱Si+O2＝SiO2常溫下很穩(wěn)定，不易與氫氣、氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。為何自然界沒(méi)有游離態(tài)的硅？硅是親氧元素，在地殼形成的高溫環(huán)境條件下，硅與氧形成穩(wěn)定的SiO2第8頁(yè)/共64頁(yè)硅芯片、大規(guī)模集成電路及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)都需要有高純度的硅才能實(shí)現(xiàn)，工業(yè)上是如何獲得單質(zhì)硅的呢？資料：據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)表明：SiO2+2C==Si+2CO↑反應(yīng)能夠發(fā)生的溫度為T>1766.88K.SiO2+C==Si+2CO2↑反應(yīng)能夠發(fā)生的溫度為T>2521.18K.

如果你是工廠管理者，你會(huì)選則哪個(gè)溫度？為什么？高溫高溫溫度高，對(duì)設(shè)備的要求也高，所需費(fèi)用也高，不經(jīng)濟(jì)。反應(yīng)得到的是粗硅，還需提純。第9頁(yè)/共64頁(yè)3、單質(zhì)硅的制取SiO2+2C＝Si+2CO高溫粗制精制Si+2Cl2＝SiCl4高溫SiCl4+2H2＝Si+4HCl高溫置換反應(yīng)第10頁(yè)/共64頁(yè)價(jià)值5元的沙子SiO2Si點(diǎn)沙成金價(jià)值5000元的芯片第11頁(yè)/共64頁(yè)③制集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體材料④含硅4%的鋼可制變壓器鐵芯⑤含硅15%的鋼具有耐酸性，制耐酸設(shè)備①半導(dǎo)體材料；硅芯片②太陽(yáng)能電池第12頁(yè)/共64頁(yè)晶體管、集成電路、硅整流器、太陽(yáng)能電池、硅合金等。

3、硅的用途(半導(dǎo)體材料)晶體管集成電路硅芯片第13頁(yè)/共64頁(yè)衛(wèi)星的翅膀太陽(yáng)能汽車的尾巴在太陽(yáng)能方面的利用第14頁(yè)/共64頁(yè)太陽(yáng)能電池第15頁(yè)/共64頁(yè)

在美國(guó)舊金山，有個(gè)最大的高科技工業(yè)園區(qū)，稱之為“硅谷”，它是現(xiàn)代電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)發(fā)展的基地。這說(shuō)明硅在電子工業(yè)革命中起著非常重要作用。以硅為基礎(chǔ)而制成的晶體管是計(jì)算機(jī)的心臟。

硅在電子工業(yè)中的重要作用第16頁(yè)/共64頁(yè)二、二氧化硅1.二氧化硅(SiO2)硅石(天然)結(jié)晶形（石英）無(wú)定形（硅藻土，沙子）純凈的SiO2晶體叫做水晶。石英具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹慕鞋旇У?7頁(yè)/共64頁(yè)SiO2的天然存在：水晶(純凈的二氧化硅)觀察SiO2的外觀，總結(jié)SiO2物理性質(zhì)第18頁(yè)/共64頁(yè)石英水晶第19頁(yè)/共64頁(yè)紫水晶薔薇石英茶晶黃水晶第20頁(yè)/共64頁(yè)瑪瑙第21頁(yè)/共64頁(yè)2.二氧化硅物理性質(zhì):硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水二氧化碳物理性質(zhì)：CO2是一種無(wú)色能溶于水的氣體，固態(tài)CO2俗稱干冰。第22頁(yè)/共64頁(yè)第23頁(yè)/共64頁(yè)SiOSiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)（2）化學(xué)性質(zhì):通常條件下，很穩(wěn)定第24頁(yè)/共64頁(yè)交流與研討1.從物質(zhì)組成和性質(zhì)角度來(lái)分類，SiO2屬于哪類物質(zhì)？2.SiO2可能具有哪些化學(xué)性質(zhì)？第25頁(yè)/共64頁(yè)學(xué)生總結(jié)：3、化學(xué)性質(zhì)(1)酸性氧化物：思考：NaOH溶液為什么不盛裝在帶磨口玻璃塞的試劑瓶中？____高溫SiO2＋CaOCaSiO3

SiO2

＋2NaOH

＝

Na2SiO3

＋H2O、

常用的礦物膠因?yàn)椴ＡУ闹饕煞质嵌趸?，易與堿液反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的硅酸鹽，將瓶蓋粘合.SiO2坩堝（陶瓷）能用來(lái)熔融燒堿？第26頁(yè)/共64頁(yè)學(xué)生總結(jié)：3、化學(xué)性質(zhì)

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O(2)特性注意：利用該反應(yīng)可以雕刻玻璃不能。因?yàn)椴Ａ恐泻械腟iO2會(huì)與HF反應(yīng),最好用特制的塑料瓶.能否用玻璃試劑瓶盛氫氟酸，為什么？應(yīng)用什么瓶盛放？第27頁(yè)/共64頁(yè)在玻璃表面涂上一層石蠟第28頁(yè)/共64頁(yè)在石蠟上雕刻出花紋，向挖空部分加少量氫氟酸第29頁(yè)/共64頁(yè)洗掉酸并去掉石蠟第30頁(yè)/共64頁(yè)［拓展］有人認(rèn)為SiO2既能和堿反應(yīng)又能和酸反應(yīng)，所以應(yīng)認(rèn)為它是一種兩性氧化物。你同意這種看法嗎？［解答］不同意這種看法。因?yàn)镾iO2與HF反應(yīng)不能生成鹽,而且它只能與HF反應(yīng),與其他酸不反應(yīng).第31頁(yè)/共64頁(yè)小結(jié):化合物化學(xué)性質(zhì)二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)相同點(diǎn)酸性氧化物與強(qiáng)堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與水反應(yīng)

弱氧化性特殊性SiO2+CaO=CaSiO3

高溫CO2+H2OH2CO3

CO2+C=2CO高溫

SiO2+2C=Si+2CO↑高溫SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3與氫氟酸不反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O不反應(yīng)酸性氧化物第32頁(yè)/共64頁(yè)（4）用途裝飾品石英坩堝光導(dǎo)纖維石英手表光學(xué)儀器耐磨器皿SiO2精密儀器軸承第33頁(yè)/共64頁(yè)石英制品水晶制品--------------------------------------------------------第34頁(yè)/共64頁(yè)第35頁(yè)/共64頁(yè)第36頁(yè)/共64頁(yè)光導(dǎo)纖維光纜第37頁(yè)/共64頁(yè)光學(xué)纖維胃鏡第38頁(yè)/共64頁(yè)二、硅酸(H2SiO3)很弱的酸,酸性比碳酸弱，不能使指示劑變色(2)、不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定）受熱易分解：難溶于水。白色膠狀固體H2SiO3==SiO2+H2O△1、物理性質(zhì)2、化學(xué)性質(zhì)（1)與強(qiáng)堿反應(yīng)第39頁(yè)/共64頁(yè)思考：

CO2＋H2O＝H2CO3

，但是SiO2不能與水直接化合成H2SiO3。那怎樣制備H2SiO3呢？

第40頁(yè)/共64頁(yè)向飽和Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入稀鹽酸.現(xiàn)象結(jié)論方程式

滴入酚酞溶液呈紅色，滴入鹽酸有透明的硅酸凝膠產(chǎn)生Na2SiO3呈堿性，硅酸難溶于水Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl

實(shí)驗(yàn)4-13、硅酸制備如何通過(guò)反應(yīng)證明酸性比碳酸還弱?Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓

向硅酸鹽溶液中加入鹽酸或通入CO2第41頁(yè)/共64頁(yè)Na2SiO3溶液大理石+稀鹽酸稀鹽酸大理石飽和碳酸氫鈉溶液硅酸鈉溶液學(xué)生實(shí)驗(yàn)想一想敞口存放的硅酸鈉溶液為什么變渾濁？現(xiàn)象：生成白色凝膠結(jié)論：硅酸鈉溶液可以和CO2反應(yīng)生成硅酸，所以要密閉保存第42頁(yè)/共64頁(yè)試劑二氧化硅氫氧化鈉溶液氫氟酸濃硫酸試劑瓶細(xì)口瓶，磨口塞廣口瓶細(xì)口塑料瓶細(xì)口瓶，橡皮塞練習(xí)1、實(shí)驗(yàn)室有幾種試劑，根據(jù)它們各自的性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)脑噭┢渴⒎?。?qǐng)?jiān)趯?duì)應(yīng)的各種試劑瓶和所裝試劑之間進(jìn)行連線。第43頁(yè)/共64頁(yè)2、下列說(shuō)法正確的是（）A．SiO2溶于水顯酸性B．CO2通入水玻璃(硅酸鈉的水溶液）可得硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2晶體中不存在單個(gè)SiO2分子BD第44頁(yè)/共64頁(yè)4、硅膠硅酸濃度較小---硅酸溶膠，硅酸濃度較大---硅酸凝膠硅酸凝膠干燥脫水——硅酸干凝膠，稱為硅膠，（SiO2）干燥劑，催化劑載體第45頁(yè)/共64頁(yè)原硅酸H4SiO4白色膠狀沉淀，弱酸硅酸可看成原硅酸失去一個(gè)水得到的第46頁(yè)/共64頁(yè)三、硅酸鹽2、大多不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定1、是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。3、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用SiO2和金屬氧化物組合形式表示金屬氧化物寫在前面，再寫SiO2，最后寫H2O；氧化物之間用“·”隔開(kāi)。注意:改寫后應(yīng)與原來(lái)化學(xué)式中的原子個(gè)數(shù)比一樣。粘土：Al2(Si2O5)(OH)4

長(zhǎng)石：kAlSi3O8K2O·Al2O3·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O第47頁(yè)/共64頁(yè)放入蒸餾水放入Na2SiO3溶液[實(shí)驗(yàn)4-2]現(xiàn)象結(jié)論水份蒸發(fā)后燃燒水份蒸發(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（2）用途：水玻璃是無(wú)色粘稠的液體，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性強(qiáng)?？捎米鞣试硖盍?，木材、織物的防腐劑和防火劑，建筑、紙張的黏膠劑。

4、Na2SiO3：最簡(jiǎn)單的硅酸鹽，易溶于水，其水溶液俗稱為水玻璃，水溶液顯堿性?？梢杂糜谥苽涔枘z和木材防火劑第48頁(yè)/共64頁(yè)5、無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷：原料水泥：原料玻璃：原料教材：P78新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料第49頁(yè)/共64頁(yè)（1）陶瓷的制備原料：黏土高溫?zé)Y(jié)第50頁(yè)/共64頁(yè)（2）水泥的制備：a.原料：黏土(SiO2)、石灰石、石膏（適量）b.設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯c.條件：高溫鍛燒第51頁(yè)/共64頁(yè)水泥回轉(zhuǎn)窯第52頁(yè)/共64頁(yè)3）玻璃A.原料：純堿、石灰石、過(guò)量石英（SiO2)B.設(shè)備：玻璃熔爐C.條件：高溫熔融D.成分：Na2SiO3

、CaSiO3

、SiO2E.主要反應(yīng)：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑F.種類：普通玻璃、鋼化玻璃、有色玻璃、光學(xué)玻璃、防彈玻璃、鉛玻璃等1:1:61:1:4第53頁(yè)/共64頁(yè)新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷（工程陶瓷）壓電陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷第54頁(yè)/共64頁(yè)氮化硅陶瓷氧化鋁透明陶瓷管第55頁(yè)/共64頁(yè)具有特殊功能的含硅物質(zhì)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。

硅鋼（鐵合金）導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯第56頁(yè)/共64頁(yè)分子篩：具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O

主要作吸附劑和催化劑硅橡膠：既耐高溫又耐低溫制造飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈的零件和絕緣材料第57頁(yè)/共64頁(yè)1．用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，不正確的是(

)A．鈣沸石[Ca(Al2Si3O10·3H2O)]

CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OB．鎂橄欖石(Mg2SiO4)

2MgO·SiO2C．長(zhǎng)石(KAlSi3O8)

K2O·Al2O3·3SiO2D．高嶺石[Al2Si2O5(OH)4]

Al2O3·2SiO2·2H2O

C2．屬于硅酸鹽材料的是(

)①水泥②玻璃③陶瓷④水晶

A．①③④B．②③④

C．①②④D．①②③D第58頁(yè)/共64頁(yè)3．下列關(guān)于水玻璃的性質(zhì)和用途敘述不正確的是

(

)A．水玻璃是一種礦物膠，不能燃燒B．在建筑工業(yè)上可作黏合劑C．木材、織物浸過(guò)水玻璃后，不易燃燒D．水玻璃的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì)D第59頁(yè)/共64頁(yè)當(dāng)堂檢測(cè)1.有關(guān)硅元素的下列敘述中正確的是（）A．硅與任何酸都不反應(yīng)B．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、約占地殼總量的90%以上。C．硅的性質(zhì)很穩(wěn)定，在自然界以游離態(tài)存在D.晶體硅和無(wú)定形硅是同種物質(zhì)2、在①濃硝酸②水③鹽酸④氫氟酸⑤氫氧化鉀溶液中，能與二氧化硅起化學(xué)反應(yīng)的有（）A.①②B.②④C.④⑤D.③④3、下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是：()A.氫氟酸B.濃硝酸C.NaOH溶液D.氯水4.下列說(shuō)法正確的是（）①制造光導(dǎo)纖維的主要原料是晶體硅；②制造光導(dǎo)纖維的主要原料是SiO2；③電腦中的芯片、太陽(yáng)能電池的主要原料是晶體硅④醫(yī)用內(nèi)窺鏡的主要原料是SiA．①④B．②③ C