無(wú)機(jī)非金屬材料的主角.ppt

1、第四章 第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角,硅,黑龍江省慶安縣第一中學(xué) 孫秀民,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%,硅單質(zhì),天然水晶,天然瑪瑙,無(wú)機(jī)非金屬材料的主角,硅,硅在地殼中含量第二，硅的氧化物及硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上,硅的存在與分布,存在：沒(méi)有游離態(tài)，只有化合態(tài)分布：自然界中分布廣泛，是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。,從原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)硅,硅和碳一樣,其原子既不易失去電子，也不易得到電子，所以硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,主要形成四價(jià)化合物,C,Si,碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素,硅是構(gòu)成巖石和許多礦物

2、的主要元素,從原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)硅,思考：碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？,碳和硅都是親氧元素但是硅的親氧能力更強(qiáng),Si無(wú)單質(zhì)狀態(tài) 化合態(tài)：硅的氧化物和硅酸鹽,天 然 的 SiO2 硅 石,一、二氧化硅和硅酸,（一）二氧化硅（ SiO2 ）,1、存在,每1個(gè)Si原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子，Si在中心,O在四個(gè)頂角. 同時(shí)每1個(gè)O原子周圍結(jié)合2個(gè)Si原子相結(jié)合。,硅原子,二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)比為2：1，用SiO2來(lái)表示 二氧化硅的組成,表示O與Si的原子個(gè)數(shù)比,不是分子式是化學(xué)式。,SiO4四面體結(jié)構(gòu),立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了SiO2具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì),2、結(jié)構(gòu),石英坩堝,現(xiàn)代通信用

3、光纜,光學(xué)纖維胃鏡,用光導(dǎo)纖維做 無(wú)開(kāi)刀手術(shù),光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈,教參視頻,危害： 在隧道開(kāi)鑿，石英粉加工等工作環(huán)境下易形成含有二氧化硅的粉塵，人長(zhǎng)期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會(huì)患硅肺病（舊稱矽肺）。,思考題 什么是硅石、石英、水晶、瑪瑙？閱讀75頁(yè),畫出由硅石分類到瑪瑙的樹(shù)狀分類圖。,地球上存在的天然二氧化硅稱為（統(tǒng)稱為）硅石,硅石,結(jié)晶形（石英）,無(wú)定形,無(wú)色透明,彩色環(huán)帶或?qū)訝?水晶,瑪瑙,每1個(gè)Si原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子，Si在中心,O在四個(gè)頂角. 同時(shí)每1個(gè)O原子周圍結(jié)合2個(gè)Si原子相結(jié)合。,硅原子,二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)比為2：1，用SiO2來(lái)表示 二氧化硅的組成,表示O與Si

4、的原子個(gè)數(shù)比,不是分子式是化學(xué)式。,SiO4四面體結(jié)構(gòu),立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了SiO2具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì),2、結(jié)構(gòu),表示二氧化碳分子及其組成,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,3、 物理性質(zhì),都屬酸性氧化物,水 溶 性,討論,什么叫酸性氧化物？初中學(xué)過(guò)的酸性氧化物的通性包括哪些方面（以CO2為例） 與水、堿、堿性氧化物反應(yīng),4、化學(xué)性質(zhì)（通常很不活潑）,高溫,（1）. 具有酸性氧化物的通性,SiO2 CaO =,CaSiO3,與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水,SiO2 2NaOH =,Na2SiO3 H2O 硅酸鈉,與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽,

5、（有粘性，其溶液俗稱水玻璃）,SiO2 4HF =,SiF42H2O,此反應(yīng)常用于雕刻玻璃,（2）. 特性-與氫氟酸HF反應(yīng),某同學(xué)根據(jù)SiO2既可與堿反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng), 推斷SiO2為兩性氧化物.,（3）. 在高溫下能與還原劑反應(yīng)，表現(xiàn)弱氧化性,SiO2 + 2C,高溫,Si + 2CO,SiO2 + 2Mg,高溫,Si+ 2MgO,2、實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？,1、實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？,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。,NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘結(jié)而無(wú)法打開(kāi)。因此盛

6、裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。,想一想,與水反應(yīng),與堿性氧化物反應(yīng),與堿反應(yīng),CO2 + H2O = H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,不能反應(yīng),SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,能與氫氟酸反應(yīng),SiO2 CaO =CaSiO3,高溫,CO2H2OH2CO3 ，但是SiO2不能與水直接化合成H2SiO3，這是一個(gè)特性。,思考： SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎樣制備H2SiO3呢？,2. 硅酸（H2SiO3）,H2SiO3是一種很弱的酸(酸性比H2CO3還弱)，是一種不溶性酸，是一種白色固體， 它是S

7、iO2的對(duì)應(yīng)水化物。,（1）制法由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通過(guò)可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制得的。,實(shí)驗(yàn)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(wú)色，同時(shí)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)生成難溶于水的硅酸 （ 先形成硅酸膠體，后形成硅酸凝膠）,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 ,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,離子方程式,用H2CO3可制得H2SiO3 ，可證明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。,SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3,Na2SiO3 +

8、 H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,5制造光導(dǎo)纖維的主要原料是 A晶體硅 B二氧化硅 C 石墨 D硅酸鈉 6下列敘述正確的是 A自然界存在大量單質(zhì)硅 BSiO2 與任何酸都不起反應(yīng) C光導(dǎo)纖維被廣泛應(yīng)用于能量傳輸和信息傳輸 DSiO2 的化學(xué)性質(zhì)活潑，能與很多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),B,C,二、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。,實(shí)驗(yàn)4-2,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(guò)的木材或織物可防火,制備木材防火劑的原料,硅酸鹽的豐富

9、性和多樣性（閱讀P76）,人面魚紋盆,陶瓷,日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具,玻璃,普通玻璃: 以純堿 、石灰石和石英 為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得。,(Na2CO3),（SiO2 ）,水泥,以黏土和石灰石為主要原料,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,硅橡膠,分子篩,具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽,生物陶瓷,人造骨,三. 硅單質(zhì)(晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料),教參視頻,2要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（ ） A. 純堿溶液 B. 鹽酸 C. 硫酸 D. 苛性鈉溶液 3下列反應(yīng)能說(shuō)明二氧化硅是酸性氧化物的是（ ） ASiO2 +2C=Si+2CO BSiO2 +2NaOH=Na2SiO3+H2O CSiO2 +4HF=SiF4+2H2O DSiO2 +CaCO3=CaSiO3+CO2 4下列物質(zhì)中，不能用玻璃瓶來(lái)盛裝的是（ ） A.燒堿溶液 B. 濃硫酸 C. HF氫氟酸 D. 碳酸鈉溶液,B,B,C,1. 將過(guò)量的CO2分別通入： CaCl2溶液； Na2SiO3溶液； Ca(OH)2溶液； 飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是 ( ) A B C D,B,高溫,高溫,思考題 下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ） A. S