人教版高中化學(xué)必修1第四章第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角-Si

無機(jī)非金屬材料的主角——Si

硅材料建筑材料——水泥建筑裝飾材料—玻璃無機(jī)非金屬材料用作電子器件熒光材料特殊新型復(fù)合材料1一、硅單質(zhì)？請(qǐng)畫出碳和硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖分析：既不易失去電子，又不易得到電子，主要形成四價(jià)的化合物。21、存在及物理性質(zhì)硅元素以什么樣的形態(tài)存在于自然界？硅在地殼中含量僅次于氧，居第2位，硅在自然界的存在形態(tài)：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)-----二氧化硅、硅酸鹽硅單質(zhì)：灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，是很好的半導(dǎo)體材料！晶體硅和無定形硅---同素異形體硅3圖4-11單晶硅4圖4-11單晶硅52、Si化學(xué)性質(zhì)與單質(zhì)的反應(yīng)：Si+O2===SiO2Si+2F2===SiF4與酸的反應(yīng)Si+4HF===SiF4↑

+2H2↑Note:與硝酸、硫酸不反應(yīng)與堿的反應(yīng)Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑硅的化學(xué)性質(zhì)不活波，但在常溫下可以和氟氣（F2）、氫氟酸（HF）和強(qiáng)堿反應(yīng)Si+2Cl2==SiCl46硅的用途的樹形圖如何得到Si呢？73、單質(zhì)Si的制備在高溫下讓粗硅（Si）與氯氣（Cl2）反應(yīng)，其產(chǎn)物在高溫下被氫氣（H2）還原而得到較純的硅SiCl4+2H2===Si+4HCl高溫（高純硅99.9999999％）提純硅Si+2Cl2===SiCl4高溫粗硅SiO2+2C==Si+2CO↑高溫粗硅制粗硅8用途集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體材料，還可以制成太陽能電池、硅的合金可用來制造變壓器鐵芯等。集成電路晶體管95.用途晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料.硅太陽能電池電腦的中央處理器（CPU）10二、二氧化硅（SiO2）瑪瑙石英石英光導(dǎo)纖維水晶11石英、沙子、瑪瑙和硅藻土等。天然的二氧化硅分為晶體和無定形兩類。1、SiO2的存在12在SiO2的晶體中，每個(gè)硅原子與

個(gè)氧原子結(jié)合，每個(gè)氧原子與

個(gè)硅原子結(jié)合，即SiO2晶體是由Si和O按

的比例所組成的

空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。2、SiO2的結(jié)構(gòu)421∶2正四面體將晶體硅結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)“硅-硅”共價(jià)鍵打開，并在其間夾入一個(gè)氧原子，就形成了二氧化硅的晶體。這樣，每個(gè)硅原子和四個(gè)氧原子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成以該硅原子為中心的正四面體型結(jié)構(gòu)，這種正四面體型結(jié)構(gòu)向空間伸展，就形成了具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體。由于每個(gè)氧原子同時(shí)和兩個(gè)硅原子成鍵，所以二氧化硅晶體中，硅氧原子數(shù)之比為1:2，SiO2只表示一種比例關(guān)系，并不表示晶體中存在SiO2的小分子。133、SiO2的物理性質(zhì)二氧化硅是

、

、

的主要成分，具有硬度

、熔點(diǎn)

、

導(dǎo)電、不溶于水等性質(zhì)。巖石沙子土壤大高不瓶塞被粘住一個(gè)盛放NaOH試劑瓶不能打開，瓶塞被粘住的原因是什么？怎樣才能打開？學(xué)校校友送給母校玻璃鏡面上字（圖片），字是怎樣弄上去的？請(qǐng)討論！14①酸性氧化物的通性SiO2＋CaOSiO2＋

NaOH===②與碳的反應(yīng)：SiO2＋

C③與氫氟酸的反應(yīng)：SiO2＋4HF===4、SiO2的化學(xué)性質(zhì)及用途CaSiO32Si＋2CO↑SiF4↑＋2H2O2Na2SiO3＋H2O15用途：SiO2可用于制造

、石英坩堝、飾物等。光導(dǎo)纖維在高溫下與碳酸鹽的反應(yīng)（應(yīng)用于玻璃生產(chǎn)）SiO2+Na2CO3===CO2↑+Na2SiO3SiO2+CaCO3===CO2↑+CaSiO3高溫高溫思考：C與Si同屬第IVA元素，原子最外層電子數(shù)目相同，其相應(yīng)的氧化物CO2與SiO2性質(zhì)有哪些異同點(diǎn)？提示：CO2與SiO2比較16二氧化碳二氧化硅存在物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與水與酸與NaOH溶液與CaO與鹽用途SiO2與CO2SiO2與CO2那個(gè)說分子式那個(gè)說化學(xué)式？為什么17硅元素單質(zhì)硅Si+F2Si+HFSi+

NaOH

加熱能與某些非金屬單質(zhì)反應(yīng)（O2、Cl2）O2二氧化硅是光導(dǎo)纖維的主要原料，光導(dǎo)纖維可用作通訊材料和制造醫(yī)用內(nèi)窺鏡等硅可制造集成路、太陽能電池等；硅合金可用來制造變壓器鐵芯、耐酸設(shè)備等。C高溫HF無游離態(tài)常溫不活潑概括、整合只有化合態(tài)SiO2硅酸鹽Na2SiO3、CaSiO3堿堿性氧化物18三、硅酸(H2SiO3)思考：硅酸（H2SiO3）能通過二氧化硅與水反應(yīng)制得嗎？為什么？

1、不溶于水，酸性比碳酸弱。硅酸是一種弱酸，它不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱為“硅膠”。

19實(shí)驗(yàn)4-1：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Na2SiO3呈堿性Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl實(shí)驗(yàn)探究：滴入鹽酸有硅酸凝膠產(chǎn)生硅酸難溶于水202、制備：較強(qiáng)酸與可溶硅酸鹽溶液Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3↓+Na2CO3

硅酸是一種白色膠狀物質(zhì)，不溶于水，受熱干燥失水。生成的H4SiO4叫原硅酸，是一種白色膠狀物質(zhì)，不溶于水，在干燥的空氣中易失水變成硅酸。H4SiO4====H2SiO3+H2O213、用途：

硅酸在水中易聚合形成膠體。濃度較小時(shí)——

；濃度較大時(shí)——

。硅酸凝膠干燥脫水→硅酸干凝膠，又稱硅膠，吸附水的能力強(qiáng)，常用作

，也用作催化劑的載體。無色透明液體凝膠干燥劑小結(jié)作業(yè)布置22【例1】下列說法正確的是() A．二氧化硅是酸性氧化物，它可以跟堿反應(yīng)，但不能與任何酸反應(yīng) B．根據(jù)反應(yīng)SiO2＋CaCO3====CaSiO3＋CO2↑可推知硅酸酸性比碳酸強(qiáng) C．二氧化碳通入硅酸鈉溶液中可以制得硅酸 D．晶體硅常被用來制造光導(dǎo)纖維高溫C【練習(xí)】下列物質(zhì)的變化，不能通過一步化學(xué)反應(yīng)完成的是（）A．CO2→H2CO3B．SiO2→Na2SiO3C．Na2O2→Na2CO3D．SiO2→H2SiO3D23【例2】1molSiO2晶體中含有Si—O共價(jià)鍵的物質(zhì)的量是() A．1molB．2molC．3molD．4molD

【例3】硅單質(zhì)和碳單質(zhì)及相應(yīng)氧化物、氫化物、鹽在性質(zhì)上有很多相似的地方。如它們的最高價(jià)氧化物都是酸性氧化物，都能與堿反應(yīng)生成鹽和水，都能和堿性氧化物(如CaO)反應(yīng)生成鹽等；它們的氫化物都能燃燒生成對(duì)應(yīng)的氧化物和水。把河沙(主要成分是SiO2)跟鎂粉按一定質(zhì)量比(稍大于15∶24)混合均勻，裝入試管中加熱大約1分鐘后發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成一種白色固體化合物和一種硅化物。待生成的混合物冷卻后放入盛有稀硫酸的燒杯中，立即產(chǎn)生氣泡并伴有爆炸聲，產(chǎn)生的氣體是一種能在空氣中自燃的氣態(tài)氫化物。24(1)寫出河沙與鎂粉在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________，該反應(yīng)是________反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。(2)生成的混合物放入稀硫酸中，產(chǎn)生的氣體是(填化學(xué)式)________。(3)寫出產(chǎn)生“爆炸聲”的化學(xué)方程式：_________________________________________________。1)SiO2＋4Mg==?==Mg2Si＋2MgO放熱(2)SiH4

(3)SiH4＋2O2===SiO2＋2H2O25【例4】.工業(yè)上，用焦炭在高溫下還原石英砂可制得粗硅SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑①，又能跟氯氣反應(yīng)經(jīng)提純得到SiCl4后再用氫氣還原制得純硅：Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4②，SiCl4＋2H2＝Si(純)＋4HCl③。根據(jù)以上反應(yīng)回答下列問題：（1）反應(yīng)①中焦炭做（）A.還原劑B.氧化劑C.二者都不是（2）反應(yīng)②屬于（），反應(yīng)③屬于（）A.化合反應(yīng)B.分解反應(yīng)C.氧化還原反應(yīng)D.非氧化還原反應(yīng)E.置換反應(yīng)AACCE26【例題5】、為確認(rèn)HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強(qiáng)弱，有人設(shè)計(jì)用如右圖裝置，一次實(shí)驗(yàn)即可達(dá)到目的（不必再選用其它酸性溶液）。請(qǐng)依據(jù)此實(shí)驗(yàn)填空：（1）錐形瓶內(nèi)裝某可溶性正鹽固體，分液漏斗中所盛試劑是____________

。（2）裝置B所盛試劑是____________，裝置B所盛試劑的作用是__________________。（3）裝置C所盛試劑是____________，出現(xiàn)的現(xiàn)象是____________________________。鹽酸飽和NaHCO3溶液

除CO2中含有的HCl

Na2SiO3溶液

產(chǎn)生白色凝膠27三、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。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。是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。28實(shí)驗(yàn)4-2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29硅酸鹽組成表示硅酸鈉（Na2SiO3)鎂橄欖石（Mg2SiO4）鈣沸石Ca(Al2Si3O10