非金属元素的主角硅及其化合物.ppt

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1、第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物材料材料资源资源环境环境化工原料化工原料呈现：考虑知识的应用呈现：考虑知识的应用(切入点切入点)氨氨 硝酸硝酸 硫酸硫酸本章体系的构建原教材氮族元素硫氮典型的非金属元素；非金属特征存在和用途非广泛；材料特性与环境关系密切。含氧酸特性-氧化性氯硅碳族元素卤族元素氧族元素新教材四章一章四节【课程学习目标课程学习目标】1.1.了解了解Si在自然界中在自然界中的含量、存在、物理性的含量、存在、物理性 质及重要用途；质及重要用途；2.2.了解了解SiO2的结构，物理性质和重要用途；的结构，物理性质和重要用途；第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的

2、主角-硅硅3.3.掌握掌握SiO2的化学性质；的化学性质；4.4.了解硅酸了解硅酸盐盐的重要用途及组成；的重要用途及组成；5.5.了解了解H H2 2SiO3的用途；的用途；6.6.掌握掌握NaNa2 2SiO2的化学性质；的化学性质；硅单质（硅单质（SiSi）一一.硅硅1.1.Si在自然界中在自然界中的含量及存在形式的含量及存在形式含含量量：存在存在形式形式 自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。在自然界中，没有游离态的硅，只有在自然界中，没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅。以化合

3、态存在的硅。2.2.Si在元素周期表中的位置在元素周期表中的位置 79页页3.晶体晶体Si的结构：的结构：下一页离子晶体分子晶体原子晶体小 结思考题结 束上一页返回主页退 出第一单元 晶体的类型与性质 焦贤林制作10928返回共价键共价键空空间间网网状状结结构构的的原原子子晶晶体体最小的结构最小的结构单元是正四单元是正四面体结构面体结构4.Si的物理性质：的物理性质：熔沸点高，灰黑色有金属光泽，熔沸点高，灰黑色有金属光泽，硬而脆的固体，导电性介于导体和硬而脆的固体，导电性介于导体和绝缘体之间绝缘体之间-半导体半导体5.Si的化学性质的化学性质（1）常温下）常温下Si能与能与F2,HF酸反应酸反

4、应 SiSi2F2F2 2SiFSiF4 4 Si Si4HF4HFSiFSiF4 42H2H2 2 结构决定性质结构决定性质（2）Si能与能与NaOH强碱反应强碱反应 SiSi2NaOH2NaOHH H2 2O ONaNa2 2SiOSiO3 32H2H2 2 SiSi2OH2OH-H H2 2O OSiOSiO3 32-2-2H2H2 2（3 3）在加热条件下，单质硅能与）在加热条件下，单质硅能与O O2 2和和 Cl Cl2 2等非金属单质反应。等非金属单质反应。SiSiO O2 2 SiO SiO2 2 Si不与不与H2SO4,HNO3等其他物质反应等其他物质反应硅太阳能电池硅太阳能电

5、池硅硅芯芯片片是是各各种种计计算算机机、微微电电子子产产品品的的核核心心6.晶体硅的用途晶体硅的用途7.晶体硅的工业制备：晶体硅的工业制备：81页页9题题二二.二氧化硅（二氧化硅（SiO2）硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤。的岩石、沙子和土壤。岩石岩石 沙子沙子 土壤土壤1 1、二氧化硅存在、二氧化硅存在 7474页页结晶形（石英晶体）结晶形（石英晶体）无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶玛瑙玛瑙二二氧氧化化硅硅的的存存在在什么是石英、水晶、玛瑙？什么是石英、水晶、玛瑙？硅石 具有彩色环状或层状的具有彩色环状或层状的石英石英称为玛瑙称为玛瑙

6、水水水水晶晶晶晶水水 晶晶 制制 品品玛瑙玛瑙玛瑙玛瑙2.二氧化硅（二氧化硅（SiO2）结构）结构科学视野科学视野 74页页下一页离子晶体分子晶体原子晶体小 结思考题结 束上一页返回主页退 出第一单元 晶体的类型与性质 焦贤林制作18010928Sio下一页共价键空空间间网网状状结结构构的的原原子子晶晶体体二氧化硅的结构二氧化硅的结构SiOOSiOOSiOOSiOOSiOOSiOOSiOOSiOOSiOOSiOSiO2 2的平面结构的平面结构OOOOSiOOOOSiOOOOSiSiOSiO2 2的立体结构的立体结构【SiOSiO4 4】最小的结构单最小的结构单元是正四面体结构元是正四面体结构下

7、一页离子晶体分子晶体原子晶体小 结思考题结 束上一页返回主页退 出第一单元 晶体的类型与性质 焦贤林制作OC分子间作用力分子间作用力共价键共价键返回3.3.二氧化硅的性质二氧化硅的性质二氧化碳（二氧化碳（COCO2 2）二氧化硅二氧化硅(SiOSiO2 2)存在存在空气空气存在于岩石中，硅石、石英、存在于岩石中，硅石、石英、水晶、硅藻土水晶、硅藻土结构结构分子晶体，存在分子晶体，存在COCO2 2分子。分子。原子晶体，不存在原子晶体，不存在SiOSiO2 2分子分子物理性质物理性质物质类别物质类别与水与水反应反应与与NaOHNaOH反应反应与酸与酸反应反应不反应不反应只与只与HFHF反应反应与

8、碱性氧化物与碱性氧化物反应反应COCO2 2+NaNa2 2O O =Na=Na2 2COCO3 3SiOSiO2 2+CaOCaO=CaSiO=CaSiO3 3高温 1.实验室盛装实验室盛装NaOHNaOH溶溶液的试剂瓶用橡皮塞而液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为不用玻璃塞，你知道为什么吗？什么吗？防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2与与NaOH溶液反应溶液反应生成粘稠的生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘使瓶塞和瓶口粘在一起在一起学与问：思考与问题学与问：思考与问题 HFHF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。试剂瓶而要用塑

9、料瓶。SiOSiO2 2 4HF=SiF4HF=SiF4 4 2H2H2 2OO 3.3.某同学根据某同学根据SiOSiOSiOSiO2 2 2 2既可与碱反应既可与碱反应既可与碱反应既可与碱反应,也能与也能与也能与也能与氢氟酸反氢氟酸反应应,推断推断SiOSiOSiOSiO2 2 2 2为两性氧化物为两性氧化物为两性氧化物为两性氧化物.是否正确是否正确是否正确是否正确?2.2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？此反应常用于雕刻玻璃此反应常用于雕刻玻璃 不正确。因为二氧化硅跟氢氟酸反应产物不是不正确。因为二氧化硅跟氢氟酸反应产物不是盐和水，所以不属于两性氧化物

10、，但是属于酸性氧盐和水，所以不属于两性氧化物，但是属于酸性氧化物。化物。沙子沙子硅硅芯片芯片计算机计算机沙子沙子光导纤维计算机光通信光导纤维计算机光通信 你能在沙子与计算机之间、沙子与计你能在沙子与计算机之间、沙子与计算机光通信之间建立起某种联系吗算机光通信之间建立起某种联系吗?Si 价值价值5 5元的沙子元的沙子SiO2点点沙沙成成金金 价值价值50005000元的芯片元的芯片现代通信用光缆光导纤维手术头灯用光导纤维做无开刀手术光光学学纤纤维维胃胃镜镜二氧化硅的现代应用二氧化硅的现代应用化学化学技术技术社社会会三三.硅酸硅酸（H2SiO3）硅酸是一种很弱的酸，不溶于水，硅酸是一种很弱的酸，不

11、溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉不能使指示剂变色，是一种白色粉 末状的固体。末状的固体。1.1.性质性质:3.3.制备制备:2.2.用途用途:76:76页页硅酸不能直接由硅酸不能直接由SiOSiO2 2制取，只能通制取，只能通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制取。过可溶性硅酸盐与其他酸反应制取。硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为的硅酸干凝胶，称为“硅胶硅胶”。常用做干燥常用做干燥剂 如何制取硅酸如何制取硅酸?实验探究实验探究 4-1 764-1 76页页现象现象 结论结论化学方程式化学方程式离子方程式离子方程式Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体

12、胶体)+2NaClSiO32-+2H+=H2SiO3(胶体胶体)滴入酚酞后溶液变红，再滴入稀滴入酚酞后溶液变红，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生白色胶状沉淀产生a.Naa.Na2 2SiOSiO3 3溶液呈碱性溶液呈碱性;b.b.先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶;c.c.静置则形成硅酸沉淀。静置则形成硅酸沉淀。制取原理：强酸制弱酸制取原理：强酸制弱酸 HCl H2SiO3 如：向如：向NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中通入溶液中通入COCO2 2气体就有气体就有白色沉淀生成白色沉淀生成CO2+Na2SiO3

13、+H2O=Na2CO3+H2SiO3CO2+SiO32-2-+H2O=CO32-2-+H2SiO3结论：结论：H2SiO3的酸性比的酸性比H2CO3酸性还弱酸性还弱 H2SiO3=SiO2+H2O四、硅酸盐四、硅酸盐人面鱼纹盆人面鱼纹盆玻璃玻璃陶瓷陶瓷 日用器皿、建筑饰材、卫生洁具日用器皿、建筑饰材、卫生洁具 具有均匀微孔结构的铝硅酸盐分子筛 生物陶瓷人造骨1.1.硅酸盐在自然界中的存在硅酸盐在自然界中的存在:硅酸盐是有硅、氧、金属元素组成硅酸盐是有硅、氧、金属元素组成的化合物的总称。是构成地壳岩石的主的化合物的总称。是构成地壳岩石的主要成分，约占地壳质量的要成分，约占地壳质量的90%90%。

14、2.2.硅酸盐组成的表示方法硅酸盐组成的表示方法:金属氧化物金属氧化物 SiO2 H2O资资料料卡卡片片课堂练习：练习册课堂练习：练习册7070页页8 8题题（1 1）化学式表示：适合简单的如）化学式表示：适合简单的如Na2SiO3（2 2）氧化物表示：）氧化物表示：3.3.最简单的硅酸盐最简单的硅酸盐-Na2SiO3:（1 1）Na2SiO3的物理性质的物理性质:77:77页页（2 2）Na2SiO3的化学性质的化学性质:Na2SiO3溶液能与盐酸、稀硫酸、溶液能与盐酸、稀硫酸、COCO2 2气体反应生成白色沉淀气体反应生成白色沉淀（3 3）Na2SiO3的制备的制备:SiSi或或SiOSi

15、O2 2与与NaOHNaOH溶液反应溶液反应Na2SiO3的耐火性的耐火性实验探究实验探究 4-2 764-2 76页页Na2SiO3的耐火性的耐火性实验探究实验探究 4-2 764-2 76页页（4 4）Na2SiO3的用途的用途:小木条小木条 放入蒸馏水中放入蒸馏水中放入硅酸钠饱和液中放入硅酸钠饱和液中 现现 象象 结结 论论 水分蒸发后燃烧水分蒸发后燃烧水分蒸干后不燃烧水分蒸干后不燃烧 可以用做建筑、纸张的黏合剂和木材、可以用做建筑、纸张的黏合剂和木材、织物织物 的防腐剂及防火剂的防腐剂及防火剂科学视野科学视野7777页页用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火4

16、.4.硅酸盐工业产品硅酸盐工业产品 传统硅酸盐工业三大产品有：传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥。玻璃、陶瓷、水泥。你认识这些常见的硅酸盐产品吗你认识这些常见的硅酸盐产品吗 应用广泛的硅酸盐产品Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温高温高温制玻璃的两个反应：制玻璃的两个反应：组成：组成：CaO Na2O 6SiO2 1.1.硅酸钠溶液俗称水玻璃硅酸钠溶液俗称水玻璃,呈碱性，下列物呈碱性，下列物质中质中,能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是()A.A.浓硫酸浓硫酸 B.B.水玻璃水玻璃 C.C.氢氟酸氢氟酸 D D 苛性碱苛性碱A 2.2.下列物质中能跟下列物质中能跟SiOSiO2 2发生反应的是发生反应的是 ()()A A 盐酸盐酸 B B 硝酸硝酸 C C 硫酸硫酸 D D 烧碱溶液烧碱溶液D