化學(xué)1必修4.1《無機非金屬材料的主角-硅》教學(xué)課件(1)

第一節(jié)無機非金屬材料

的主角——硅

第一課時二氧化硅和硅酸美國硅谷第四小組硅谷

一角

美國的硅谷——“斯坦福科研工業(yè)區(qū)”是美國電子和計算機工業(yè)中心，位于美國西海岸加利福尼亞州北部舊金山南郊的一條長48公里，寬16公里的長條形地帶上。由于它集中了全世界90％以上的著名半導(dǎo)體公司，而半導(dǎo)體的基本元件是硅片，所以該地區(qū)被稱為“硅谷”。

硅谷SiliconValley生活中的硅電子工業(yè)革命中重要的原料—半導(dǎo)體材料—硅三峽大壩東方明珠

現(xiàn)代建筑離不開玻璃的裝飾和采光第一節(jié)無機非金屬材料

的主角——硅

第一課時二氧化硅和硅酸水晶水晶制品瑪瑙二氧化硅的存在二氧化硅（SiO2）結(jié)晶形（石英晶體）無定形——硅藻土{水晶瑪瑙二氧化硅的存在

什么是石英、水晶、瑪瑙？？硅石

具有彩色環(huán)狀或?qū)訝畹氖⒎Q為瑪瑙

每1個Si原子周圍結(jié)合4個O原子，Si在中心，O在四個頂角，同時每1個O原子周圍結(jié)合2個Si原子

二氧化硅中氧原子與硅原子個數(shù)比為2：1用SiO2來表示二氧化硅的組成，表示O與Si的原子個數(shù)比，不是分子式，是化學(xué)式

二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)二氧化硅的結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述二氧化硅的結(jié)構(gòu)及學(xué)過的二氧化碳的性質(zhì)你能否判斷SiO2的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)呢？主要用作裝飾物、石英坩堝、光導(dǎo)纖維等二氧化硅的性質(zhì)想想議議(2)SiO2的物理性質(zhì)

堅硬難熔固體，不溶于水

美麗的玻璃雕花藝術(shù)

二氧化碳

二氧化硅

狀態(tài)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與酸反應(yīng)

氧化性CO2+C=2COCO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應(yīng)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OSiO2＋CaO=CaSiO3固態(tài)熔點低氣態(tài)熔點高、硬度大SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O

SiO2+2C=Si+2CO↑二氧化硅和二氧化碳性質(zhì)比較

從表中可以看出，二氧化硅能與堿反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽和水，是一種酸性氧化物，它不能通過溶于水得到相應(yīng)的酸——硅酸。酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應(yīng)原理。以上兩點，屬二氧化硅的特性。由此，我們總結(jié)出二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì)為：

不溶于水的酸性氧化物，能與氫氟酸反應(yīng)。

二氧化硅和二氧化碳性質(zhì)比較二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)(1)很不活潑：常溫下，不與水也不與酸（HF除外）反應(yīng)

(2)氧化物的通性：①與生石灰反應(yīng)：

②與燒堿溶液反應(yīng)：

(3)特性：與氫氟酸反應(yīng)【小結(jié)】二氧化硅與生產(chǎn)活

1,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？

NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成可溶于水的Na2SiO3，使瓶塞部分粘結(jié)而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。

SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O

實驗室盛放氫氧化鈉溶液的試劑瓶你知道嗎？二氧化硅的性質(zhì)和用途雕刻精美的玻璃制品

HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。

SiO2

＋4HF=SiF4↑＋2H2O2.實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？此反應(yīng)常用于雕刻玻璃

SiO2

＋4HF=SiF4↑＋2H2O二氧化硅的性質(zhì)和用途

想一想，議一議現(xiàn)代通信用光纜光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈用光導(dǎo)纖維做無開刀手術(shù)光學(xué)纖維胃鏡二氧化硅的現(xiàn)代應(yīng)用化學(xué)·技術(shù)·社會

二氧化硅難溶于水，那么如何制得硅酸呢？

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”。

硅酸是一種弱酸，不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。——常用做干燥劑

2、硅酸（H2SiO3）想一想(1)性質(zhì):(2)制備:

【用途】：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”。常常用做干燥劑。

如何制取硅酸?

硅酸鈉溶液、酚酞、稀鹽酸、稀硫酸

實驗原理：實驗探究Na2SiO3+______H2SiO3實驗試劑：硅酸的性質(zhì)和用途制取原理：強酸制弱酸

現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式離子方程式

滴入酚酞后溶液變紅，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（膠體）SiO32-+2H+==H2SiO3（膠體）硅酸的性質(zhì)和用途

【方法步驟】：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸閱讀課本P76探究實驗4-1

硅膠泳帽

硅膠干燥劑說明硅膠具有哪些性質(zhì)？化學(xué)·技術(shù)·社會1.了解硅元素在自然界中的存在和含量，從硅元素的位置與結(jié)構(gòu)推知其親氧性存在的兩種化合物———二氧化硅和硅酸。

2.二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

3.硅酸制取原理、性質(zhì)和硅膠的用途

4.硅酸的酸性比碳酸弱的實驗事實學(xué)后應(yīng)知課堂練習(xí)1、光纖通訊是光作為信息的載體，讓光在光導(dǎo)纖維中傳輸，制造光導(dǎo)纖維的基本原料是（）A．銅B．石英C．鋼D．鋁2、玻璃的主要成分之一是二氧化硅。能在玻璃上進行刻蝕，將其制成毛玻璃和雕花玻璃的物質(zhì)是（）A.燒堿B.純堿C.氫氟酸D.鹽酸BC3、下列物質(zhì)主要成分不是二氧化硅的是（）A．硅膠B．水晶C．瑪瑙D．硅石4、下列說法正確的是（）A．SiO2溶于水且顯酸性

B．CO2通入水玻璃可得硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2晶體中存在單個SiO2分子A

課堂練習(xí)6、除去SiO2固體中混有的CaCO3固體，方法正確的是（）A．加水，過濾B．加熱C．加鹽酸，過濾D．加NaOH溶液，過濾

5、二氧化硅屬于酸性氧化物的理由主要是（）A．硅是非金屬元素B．二氧化硅對應(yīng)的水化物是可溶性弱酸C．二氧化硅能與強堿反應(yīng)生成鹽和水D．二氧化硅不能與酸反應(yīng)CC課堂練習(xí)

作業(yè)：課本P80

——4、5、7、10第四章非金屬及其化合物

第二課時硅酸鹽、硅單質(zhì)三、硅酸鹽和硅單質(zhì)

第一節(jié)無機非金屬材料的主角——硅

本課學(xué)習(xí)內(nèi)容

1.硅酸鹽的定義、性質(zhì)和表示方法及工業(yè)產(chǎn)品

2.硅酸鈉的性質(zhì)和用途

3.硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)白色渾濁的原因。

4.硅單質(zhì)的性質(zhì)及廣泛應(yīng)用

硅酸鹽的豐富性和多樣性人面魚紋盆科學(xué)視野化學(xué)·技術(shù)·社會化學(xué)·技術(shù)·社會

普通玻璃:Na2O·CaO·6SiO2化學(xué)·技術(shù)·社會

陶瓷

日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具化學(xué)·技術(shù)·社會

具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽——分子篩化學(xué)·技術(shù)·社會

生物陶瓷——人造骨化學(xué)·技術(shù)·社會硅酸鹽1、定義：

硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱2、性質(zhì)：

硅酸鹽種類很多，大多數(shù)難溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，K2SiO3三、硅酸鹽

硅酸鹽的存在形式、性質(zhì)、工業(yè)制備和用途1、硅酸鹽組成的表示方法：（1）化學(xué)式法：

適用于簡單的硅酸鹽如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。

活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù)。硅酸鈉：Na2SiO3

——Na2O·SiO2

硅酸鈣：CaSiO3

——

CaO·SiO2

高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4

——

Al2O3·2SiO2·2H2O

正長石：KAlSiO3不能寫成K2O·Al2O3·3SiO2,應(yīng)寫成K2O·Al2O3·6SiO2（2）氧化物法資料卡片2、硅酸鹽在自然界的轉(zhuǎn)化

硅酸鹽礦石長期受到空氣中的二氧化碳和水的侵蝕后,逐漸風(fēng)化分解,生成的可溶物質(zhì)隨雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤膠體，因其表面巨大且一般帶負(fù)電，能吸附NH4+，K+等營養(yǎng)離子，從而具有保肥能力。硅酸鹽是如何具有保肥能力的？思考3、硅酸鈉（Na2SiO3）

硅酸鈉是白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿，是一種無色粘稠的液體，是一種礦物膠，黏性很強，可以作黏膠劑和木材防火劑。閱讀課本P65并探究實驗4-2小木條

放入蒸餾水中放入硅酸鈉飽和液中

現(xiàn)象

結(jié)論

水分蒸發(fā)后燃燒水分蒸干后不燃燒硅酸鈉能防火水不能防火（1）物理性質(zhì)1.硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？

2.將用水玻璃浸過的、長期存放的鮮蛋敲碎，你會看到什么現(xiàn)象？

硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)白色渾濁。因為發(fā)生下列反應(yīng)：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓

能說明硅酸的酸性比二氧化碳酸性弱

觀察到鮮蛋沒有壞——用作防腐劑學(xué)后應(yīng)知（2）硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)

硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性好。①與酸反應(yīng)Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓②與鹽反應(yīng)CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3↓

+2NaCl（3）硅酸鈉的用途

可以作肥皂填料，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6.硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品

傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)三大產(chǎn)品有：

——玻璃、陶瓷、水泥。你認(rèn)識這些常見的硅酸鹽產(chǎn)品嗎應(yīng)用廣泛的硅酸鹽產(chǎn)品1.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A2.下列物質(zhì)中能跟SiO2發(fā)生反應(yīng)的是()A鹽酸B硝酸C硫酸D燒堿溶液D練一練四、硅單質(zhì)化學(xué)·技術(shù)·社會四、硅單質(zhì)（Si）2.物理性質(zhì)：3.化學(xué)性質(zhì)

有金屬光澤的灰黑色固體，1.存在形式晶體硅無定形硅

你能根據(jù)硅的原子結(jié)構(gòu)推測硅單質(zhì)可能具有的化學(xué)性質(zhì)

晶體硅的結(jié)構(gòu)模型熔點高，硬度大。②在高溫條件下，單質(zhì)硅能與O2和Cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。①常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，只能跟F2、HF和NaOH溶液反應(yīng)。Si＋2F2＝SiF4

Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑Si＋O2SiO23、化學(xué)性質(zhì)

工業(yè)上，用焦炭在高溫下還原石英砂可制得粗硅，粗硅跟氯氣反應(yīng)經(jīng)提純得到SiCl4后，再用氫氣還原制得純硅：4.硅的工業(yè)制備硅單質(zhì)SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑①Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4②SiCl4＋2H2＝Si(純)＋4HCl③

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），粗硅能跟氯氣反應(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)練一練AACCE5、用途：太陽能電池、計算機芯片以及半導(dǎo)體材料信息技術(shù)等材料和人造衛(wèi)星、登月車、火星探測器等動力設(shè)備新能源。

硅太陽能電池硅芯片是各種計算機、微電子產(chǎn)品的核心

觀看下列圖片總結(jié)單質(zhì)硅的用途化學(xué)·技術(shù)·社會

【練習(xí)】

1.下列說法正確的是（）

A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸鹽產(chǎn)品

B.水晶、瑪瑙、光纖、硅膠的主要成分都是SiO2C.SiO2很穩(wěn)定，與所有的酸都不反應(yīng)

D.將石棉（CaMg3Si4O12）化學(xué)式改寫成氧化物的形式：3(MgO·CaO)·4SiO2A科學(xué)視野新型陶瓷人造關(guān)節(jié)化學(xué)·技術(shù)·社會高壓鈉燈

高溫結(jié)構(gòu)陶瓷1.氧化鋁陶瓷化學(xué)·技術(shù)·社會陶瓷機械零件化學(xué)·技術(shù)·社會1.硅酸鹽的定義、表示方法及工業(yè)產(chǎn)品.2.硅酸鈉的性質(zhì)和用途

3.硅單質(zhì)的存在形式、性質(zhì)、工業(yè)制備和用途

4.硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)白色渾濁的原因。學(xué)后應(yīng)知

四、典型例題

1.石英砂(主要成分為SiO2)是一種常用工業(yè)原料,其中?；煊猩倭刻妓徕},要除去石英砂中的少量碳酸鈣,應(yīng)采用的方法是()A.用水溶解后過濾分離

B.用稀硫酸溶解后過濾分離

C.用酒