4-1無機非金屬材料的主角-硅.ppt

1、地殼中含量最多的元素是 _,其次是_;空氣中含量最多的元素是_,其次是_。人體生理必需的食用鹽是_。人類活動所產(chǎn)生的影響大氣質(zhì)量的氣態(tài)物質(zhì)SO2、CO、NO2等屬于_類別。,非金屬和金屬一樣,與人類的關(guān)系十分密切.,你知道嗎?,第四章 非金屬及其化合物,從沙灘到用戶,硅是一種非常重要的無機非金屬材料。,第一節(jié) 無機非金屬材料的主角硅,想一想,畫出C、Si的原子結(jié)構(gòu)簡圖，并由此分析：硅的化學(xué)性質(zhì)活不活潑，為什么？硅的化合價主要是多少？,C: Si: Si原子最外層有四個電子,既不易失電子,也不易得電子,所以,硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑。主要形成四價的化合物。碳和硅既相似又不同。 碳是構(gòu)成有機物的主要元素

2、. 硅是構(gòu)成巖石和許多礦物的主要元素。,存在形式,二、二氧化硅和硅酸,你知道嗎?,常溫下，單質(zhì)碳、硅的化學(xué)性質(zhì)都不活潑，為什么碳在自然界中有穩(wěn)定的單質(zhì)（金剛石）存在，而硅卻沒有？,單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)雖然穩(wěn)定，但硅是一種親氧元素，硅原子和氧原子的結(jié)合非常牢固，一旦結(jié)合就很難被破壞，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸鹽的形式存在，沒有游離態(tài)的硅。,天 然 的 SiO2 硅 石,1、二氧化硅（ SiO2 ）,(2)結(jié) 構(gòu),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原子相結(jié)合。,SiO2四面體不僅存在于SiO2晶體中,而且存在于所有硅酸鹽礦石中.,二

3、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。因此它是具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。,決定了SiO2具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì),思考題6 下列說法錯誤的是（ ） A . SiO2 是二氧化硅的化學(xué)式 B . SiO2 晶體是由Si和O按1:2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體 C .SiO4 四面體只存在于二氧化硅晶體中 D . 沙子里含無定形二氧化硅 E . 石英就是水晶 F . SiO2 從古到今被人類廣泛地應(yīng)用著，是因為SiO2 的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和它在自然界的廣泛存在,CDE,存在廣泛、應(yīng)用廣泛的二氧化硅:,用途：制光導(dǎo)纖維、

4、電子工業(yè)重要部件、光學(xué)儀器、耐高溫化學(xué)儀器、。利用石英晶體制造石英電子表、石英鐘等?；镜慕ㄖ牧?，用作飾物和工藝品等。,現(xiàn)代通信光纜-光導(dǎo)纖維,光學(xué)纖維胃鏡,用光導(dǎo)纖維做 無開刀手術(shù),光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈,思考與交流,P64,物理性質(zhì):_,化學(xué)穩(wěn)定性:_,硬度大、熔點高、難溶于水,很穩(wěn)定,(3)性質(zhì)二氧化硅和二氧化碳的比較（物理性質(zhì)）,CO2,SiO2,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數(shù)比,氣態(tài),固態(tài),很小,很大,可溶于水,不溶于水,很低,很高,SiO2的化學(xué)性質(zhì)（很不活潑）,高溫,討論：初中學(xué)過的酸性氧化物的通性包 括哪些方面？（以CO2為例）,1.酸性氧化物,SiO2

5、CaO =,CaSiO3,與強堿反應(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,（有粘合性）,與HF的反應(yīng) SiO2 4HF =,SiF4 2H2O,此反應(yīng)常用于雕刻玻璃,2.特性 難溶于水，不與水反應(yīng) 不與酸反應(yīng)（除氫氟酸以外）,討論：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.是否正確?,二氧化碳,二氧化硅,空氣,硅石、石英、水晶、瑪瑙、沙子、硅藻土,熔、沸點低， 微溶于水,熔點高，硬度大，不溶于水,CO2+H2O=H2CO3,不反應(yīng),CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,SiO2+2NaOH=Na2Si

6、O3+H2O,CO2+CaO=CaCO3,存 在,物理性質(zhì),不反應(yīng),與氫氟酸反應(yīng),SiO2+4HF=SiF4+2H2O,化學(xué)性質(zhì),與水反應(yīng),與NaOH反應(yīng),與CaO反應(yīng),與酸反應(yīng),3、弱氧化性： SiO2+ 2C=Si+2CO,想一想,2、實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？,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？,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。,2.硅酸(H2SiO3),硅酸是一種弱酸，它不溶于水，不能

7、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”。,思考：剛才講到SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎樣制備H2SiO3呢？,實驗4-1：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸,滴入酚酞溶液呈紅色,Na2SiO3溶液呈堿性,Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl,實驗探究：,滴入鹽酸有硅酸凝膠產(chǎn)生,硅酸難溶于水,（2）酸性太弱，只能與強堿發(fā)生中和反應(yīng) H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O,（3）不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定），受熱易分解 SiO2 是H2SiO3的酸酐,用H2CO3可制得H2

8、SiO3 ，可證明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。,SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,三、硅酸鹽,硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。,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,實驗4-2,作木材防火劑,作肥皂填料 黏膠劑,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,玻璃,原料：純堿、石灰石、石

9、英 設(shè)備：玻璃窯 條件：高溫熔融 主要反應(yīng)： 主要成份：硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅,玻璃,玻璃,有色玻璃,鋼化玻璃,加入了不同的金屬氧化物,普通玻璃加熱接近熔化再急速冷卻,水泥,水泥,原料：黏土、石灰石、石膏 設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯 條件：煅燒 主要成份：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣等,陶器,瓷器,陶瓷,原料：黏土 條件：高溫?zé)Y(jié),碳化硅(金剛砂,SiC),硅鋼,硅橡膠,分子篩,P78,硅酸鹽組成表示,資料卡片,硅酸鈉（Na2SiO3): Na2OSiO2,普通玻璃: Na2OCaO6SiO2,黏土的主要成分:Al2O3 2SiO2 2H2O,1、制造光導(dǎo)纖維的主要原料是（ ） A.晶體硅 B.二氧化

10、硅 C.石墨 D.硅酸鈉 2、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是（ ） A.穩(wěn)定性：CO2 SiO2B.酸性：H2SiO3 H2CO3 C.熔點：SiO2 CO2（干冰） D.導(dǎo)電能力：Si Cu 3、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來盛裝的是( ) A.燒堿溶液 B.濃硫酸 C.氫氟酸 D.碳酸鈉溶液 4、要除去SiO2中的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 5、加熱熔融燒堿時應(yīng)使用下列哪種坩堝（ ） A.石英坩堝 B.普通玻璃坩堝 C.鐵坩堝 D.陶瓷坩堝,B,C,C,B,C,高純硅的工業(yè)制法,注：SiCl4沸點為57.6,硅的性質(zhì),三、硅單質(zhì),硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。,晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點和沸點都很高，硬度大。,導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。,常溫下硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不活潑,物理性質(zhì),金剛石、晶體硅的微觀結(jié)構(gòu),硅的化學(xué)性質(zhì), 常溫下穩(wěn)定，不與H2SO4、HNO3、Cl2、O2等強 氧化