高中化学必修一第四章硅教案(4页).doc

-第 1 页高中化学必修一高中化学必修一第四章硅教案第四章硅教案-第 2 页一、硅一、硅(silicon)单质单质1、存在形态：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体、存在形态：有晶体硅和无定形硅两种同素异形体2、晶体结构：正四面体形、晶体结构：正四面体形3、物理性质物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体灰黑色具有金属光泽的固体、熔点高熔点高、硬度大硬度大、质脆质脆、导电性介导电性介于导体和绝缘体之间，是好的半导体材料。于导体和绝缘体之间，是好的半导体材料。4、化学性质、化学性质(1)常温下的反应：常温下的反应：非金属单质：非金属单质：Si+2F2=SiF4酸：酸：Si+4HF=SiF4+2H2碱：碱：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2(2)高温下的反应高温下的反应：Si+O2SiO2Si+2Cl2SiCl45、硅的制备、硅的制备(1)工业上制粗硅工业上制粗硅SiO2+2CSi+2CO 石英砂石英砂焦炭焦炭电炉中电炉中粗硅粗硅(2)由粗硅制纯硅由粗硅制纯硅Si+2Cl2SiCl4SiCl4+2H2Si+4HCl思考思考常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有，说明了什么？单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。二、二氧化硅和硅酸二、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅、二氧化硅(SiO2)(1)存在存在SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的 12，其存在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅石。(2)用途用途 结晶型：石英结晶型：石英玛瑙玛瑙 水晶水晶。无定形：硅藻土。无定形：硅藻土、制光导纤维、石英玻璃制化学仪器、石英表、石英钟、水晶制光学仪器和工艺品-第 3 页、玛瑙制精密轴承和装饰品(3)物理性质：熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的物理性质：熔点高，硬度大的固体、不溶于水，纯净的 SiO2晶体无色透明晶体无色透明思考思考为什么 SiO2与 CO2的性质上有着这么大的差别呢？讲讲主要取决于结构的不同。CO2是 C 与 O 通过化学键所连接的分子结构，而 SiO2是SiO 四面体结构(4)结构：空间网状结构结构：空间网状结构(5)化学性质：稳定，不活泼化学性质：稳定，不活泼1具有酸性氧化物的性质：具有酸性氧化物的性质：(不溶于水且不和水反应不溶于水且不和水反应)与强碱反应与强碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与碱性氧化物反应：与碱性氧化物反应：SiO2+CaOCaSiO3讲讲SiO2除了具有酸性氧化物的通用性之外，还具有特性。比如酸性氧化物一般不与酸反应，而 SiO2却能与 HF 反应，这也是工业上雕刻玻璃的反应原理2与与 HF 的反应：的反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O讲讲除此之外，SiO2在制水泥、玻璃、纯硅时，还有一些特殊反应3弱氧化性：弱氧化性：SiO2+2CSi+2CO(工业上制粗硅工业上制粗硅)4与某些盐反应与某些盐反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2(工业上制玻璃的主要反应工业上制玻璃的主要反应)思考与交流思考与交流1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？HF 能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。2、实验室盛装 NaOH 溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？NaOH 溶液能与玻璃中的 SiO2反应生成 Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装 NaOH 溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。SiOSiO2 2与与 COCO2 2化学性质的比较化学性质的比较性质二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)与水反应CO2+H2O=H2CO3不反应与碱反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+NaOH=NaHCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与碱性氧化物反应CO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO高温CaSiO3与酸反应不反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O与碳反应CO2+C高温2COSiO2+2C高温Si+2CO2、硅酸硅酸(H2SiO3)硅酸是一种硅酸是一种比碳酸还要弱的比碳酸还要弱的弱酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白弱酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。色粉末状的固体。-第 4 页A)制备 CO2是利用碳酸盐与强酸反应，是强酸制弱酸强酸制弱酸的原理。H2SiO3也是一种很弱的酸，我们也可以用硅酸盐来制备硅酸用硅酸盐来制备硅酸。Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3（酸性（酸性H2SiO3 H2CO3）所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂干燥剂，也可以用作催化剂的载体。B)如果对硅酸加热，其可以分解生成如果对硅酸加热，其可以分解生成 SiO2H2SiO3H2O+SiO2三、硅酸盐三、硅酸盐(silicate)1、定义、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，性质很稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠。2、硅酸钠、硅酸钠(1)物理性质：白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃或泡花碱。物理性质：白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃或泡花碱。(2)化学性质：相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强化学性质：相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强3、表示方法：、表示方法：原则：金属氧化物（较活泼原则：金属氧化物（较活泼-较不活泼较不活泼）方法：方法：1找组成元素找组成元素2写成氧化物的形式写成氧化物的形式3原子个数比不变原子个数比不变4检查有无遗漏检查有无遗漏硅酸钠：Na2OSiO2石棉：3MgOCaO4SiO2长石：K2OAl2O36SiO2普通玻璃：CaONa2O6SiO2黏土：Al2O32SiO22H2O4传统硅酸盐材料，具有特殊功能的含硅物质，简要了解。水泥 黏土 石灰石 水泥回转窖玻璃 纯碱 石灰石 石英 玻璃窑陶瓷 黏土