高一化学必修1硅和二氧化硅.ppt

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1、 学习重点学习重点 掌握硅、二氧化硅的物理、化学性质，以及硅与二氧化硅等相关反应方程式学习难点学习难点 碳与硅化学性质的联系和区别以及硅酸的制备。美国美国“硅谷硅谷”简介简介 硅谷硅谷位于旧金山东南的圣克拉拉位于旧金山东南的圣克拉拉谷地，是一个由十几所大学和几千家高技谷地，是一个由十几所大学和几千家高技术公司组成的新兴工业区。这里是激光技术公司组成的新兴工业区。这里是激光技术、微处理机、影像游艺机、家用计算机、术、微处理机、影像游艺机、家用计算机、无线电话、袖珍计算机等新技术和高科技无线电话、袖珍计算机等新技术和高科技产品的诞生地。是世界上最大的计算机和产品的诞生地。是世界上最大的计算机和电脑

2、软件产地。电脑软件产地。因为制造电子元件的主要因为制造电子元件的主要材料是半导体硅，材料是半导体硅，所以人们称这个工业区所以人们称这个工业区为为“硅谷硅谷”。返回玛瑙玛瑙1、你知道硅元素在地壳中排名第几吗？在自然界中硅主要以什么形态存在？以化合态的形式存在，硅的氧化物及其硅酸盐构成了地壳的绝大部分（如岩石、沙子和土壤），占地壳质量的占地壳质量的90%以上，以上，“统治了地壳统治了地壳”（1）硅的原子结构）硅的原子结构硅和碳一样硅和碳一样,其原子既不其原子既不易失去又不易得到电子易失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物主要形成四价的化合物.2、请同学们比较硅和碳的核外电子排布？+142 8 4

3、Si2 4+6C2、碳是构成有机物的主要元素、碳是构成有机物的主要元素硅是构成岩石和许硅是构成岩石和许多矿物的基本元素多矿物的基本元素3、请同学们找出硅在元素周期表的位置？硅位于金属与非金属的过度位置。晶体硅的导电性介晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料 远古时期，人类就懂得怎样应用硅的氧化物和硅酸盐来做玻璃、陶瓷等。但是硅的单质直到18世纪上半叶才被化学家制备出来。为什么硅单质这么晚才出现在人类生活？硅单质的问世 硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧化合的。所以在氧化氛围的地球上，硅以熔点高的氧化物和硅酸盐的形式存在。网状结构，呈正四

4、面体网状结构，呈正四面体 结构决定性质结构决定性质金刚石金刚石硅晶体硅晶体硅的晶体结构硅单质存在形态晶体晶体无定形无定形物理性质 晶体硅灰黑色、有金属光泽，晶体硅灰黑色、有金属光泽，结构类似于金刚石；熔点、沸结构类似于金刚石；熔点、沸点都很高，硬度大点都很高，硬度大 导电性介于导体和绝缘体之间导电性介于导体和绝缘体之间(半导体）半导体）常温下硅单质的化学性质不活泼常温下硅单质的化学性质不活泼硅的化学性质常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质起反应（如氧气、氯气、硫酸、硝酸等）。在加热条件下能与一些非金属反应Si+O2=SiO2Si+2NaOH+H2O=Na2 SiO

5、3+2H2 Si+4HF=SiF4 +2H2 高温硅单质的制备 硅单质的制备主要原材料二氧化硅（水晶、石英以及沙石的主要成分）。硅的工业制法 1、在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅、在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅。的方法制得粗硅。SiO2 2C=Si（粗硅）（粗硅）2CO 与氯反应：与氯反应：Si 2Cl2 SiCl4(温度为温度为 400500)高温电炉2、粗硅制纯硅：生成的生成的SiCl4液体通过蒸馏，除去其中的杂质。然后用氢气还原液体通过蒸馏，除去其中的杂质。然后用氢气还原SiCl4 +2H2 =Si +4HCl 制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体制造集成电路、晶体

6、管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。磁性、耐酸性的合金。半导体晶体管及芯片的半导体晶体管及芯片的出现出现,促进了信息技术革命促进了信息技术革命.（4）硅的用途）硅的用途计算机芯片计算机芯片 硅的用途硅的用途信息技术材料信息技术材料硅太阳能电池单晶硅电池组硅的用途硅的用途新型能源新型能源太太阳阳能能汽汽车车天然天然SiO2结晶形结晶形无定形无定形硅藻土硅藻土石英石英水晶水晶玛瑙玛瑙二、二氧化硅（硅是亲氧元素）二、二氧化硅（硅是亲氧元素）（1）SiO2存在存在 正四面体正四面体（2）晶体结构）晶体结构 SiO2

7、四面体立体网状结构的晶体四面体立体网状结构的晶体物理性质：物理性质：化学性质：化学性质：猜测性质猜测性质 硬度大，熔点高的固体硬度大，熔点高的固体不溶于水，纯净的不溶于水，纯净的SiO2晶体无色透明晶体无色透明稳定性好，不活泼稳定性好，不活泼SiO2主要主要用途用途色态色态熔点熔点沸点沸点硬度硬度用途、物理性质比较用途、物理性质比较无色透明晶体或白色粉末无色透明晶体或白色粉末 高（高（17231723）高（高（22302230）大大 制备光纤、石英钟表、光学制备光纤、石英钟表、光学仪器、普通玻璃、装饰品等仪器、普通玻璃、装饰品等 (1)装装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞不能用磨溶液的试剂瓶用橡皮

8、塞不能用磨砂玻璃塞。为什么砂玻璃塞。为什么?SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O想一想想一想想一想想一想 因为因为NaOH溶液会跟磨砂玻璃塞中的溶液会跟磨砂玻璃塞中的SiO2反应，生反应，生成的硅酸钠会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。成的硅酸钠会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。比较项目比较项目二氧化碳二氧化碳CO2二氧化硅二氧化硅SiO2物质分类物质分类与碱性氧与碱性氧化物反应化物反应与碱反应与碱反应与水反应与水反应与酸反应与酸反应高温高温SiO2+CaO=CaSiO3高温高温CO2+CaO=CaCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+

9、H2O=H2CO3不反应不反应只与只与HF反应反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O酸性氧化物酸性氧化物酸性氧化物酸性氧化物（3）化学性质比较）化学性质比较不反应不反应二氧化硅化学性质1、化学稳定性：稳定性好，除氢、化学稳定性：稳定性好，除氢氟酸外一般不与其它酸反应。氟酸外一般不与其它酸反应。2、属酸性氧化物，可与强碱反应、属酸性氧化物，可与强碱反应、碱性氧化物反应。碱性氧化物反应。光光学学纤纤维维胃胃镜镜（4）二氧化硅的用途）二氧化硅的用途一、硅酸一、硅酸(H(H2 2SiOSiO3 3)H2SiO3是是SiO2的对应水化物（的对应水化物（SiO2 是是H2SiO3的酸酐）。的酸酐）。它不

10、溶于水，是一种它不溶于水，是一种白色粉末状的固体。白色粉末状的固体。思考：二氧化硅难溶于水，那思考：二氧化硅难溶于水，那么，么，如何如何制得硅酸呢？制得硅酸呢？实验探究：向饱和实验探究：向饱和Na2SiO3溶溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸现现 象象结结 论论方程式方程式Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体胶体)+2NaCl滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生胶状沉淀产生 a、Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性，b、可溶性、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不

11、溶于水的硅酸，硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、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。1.H2SiO3的制法的制法知识拓展：知识拓展：把稀硫酸加入到把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，溶液中，会有什么现象？会有什么现象？现现 象象结结 论论方程方程式式滴入硫酸有硅酸凝胶产生滴入硫酸有硅酸凝胶产生硅酸难溶于水硅酸难溶于水Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3(胶体胶体)+Na2SO4活动探究：活动探究：已知硅酸是一种已知硅酸是一种弱弱酸，请酸，请利用中利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，探索个简单实验，探索对比硅酸

12、和碳酸的对比硅酸和碳酸的酸性强弱。酸性强弱。方法一方法一:方法二方法二:把把CO2通入通入Na2SiO3溶液中，溶液中，观察发生的现象观察发生的现象小结：小结：2.硅酸的性质硅酸的性质(1)硅酸是一种硅酸是一种弱弱酸，酸性比酸，酸性比H2CO3弱，弱，不能使指示剂变色不能使指示剂变色。Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3SiO32-+2H+=H2SiO3Na2SiO3 +H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3不溶、不稳定、弱酸不溶、不稳定、弱酸（2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应 H2S

13、iO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O（3）不稳定（比）不稳定（比H2CO3稳定），受热易稳定），受热易分解分解 H2SiO3 =H2O+SiO2 CO2通入下例各溶液中，不可能通入下例各溶液中，不可能产生沉淀的是（产生沉淀的是（）A、氯化钙溶液、氯化钙溶液 B、石灰水、石灰水C、饱和碳酸钠溶液、饱和碳酸钠溶液D、硅酸钠溶液、硅酸钠溶液A讨论讨论:3.硅酸与硅胶硅酸与硅胶阅读阅读P76硅胶硅胶 是是H2SiO3浓溶液浓溶液硅酸凝胶经干硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶变色硅胶变色硅胶,是将硅酸凝是将硅酸凝胶用胶用CoCl2溶液浸泡，溶液浸泡，然后经干燥活

14、化后制得然后经干燥活化后制得的。的。(吸水前为淡蓝色吸水前为淡蓝色,吸吸水后为粉红色水后为粉红色)硅胶干燥剂硅胶干燥剂硅胶常用作食品、药品的干燥剂，也常硅胶常用作食品、药品的干燥剂，也常用作催化剂的载体用作催化剂的载体 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐是一类结构复杂的物质，一的总称。硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般不溶于水，化学性质很稳定。般不溶于水，化学性质很稳定。1、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3）二、硅酸盐二、硅酸盐物理性质：白色晶体，能溶于水，是少数可溶物理性质：白色晶体，能溶于水，是少数可溶性硅酸盐之一性硅酸盐之一,它的水溶液俗称水

15、玻璃、泡花碱。它的水溶液俗称水玻璃、泡花碱。Na2SiO3有何有何化学特性？化学特性？步骤步骤放入蒸馏水放入蒸馏水 放入放入NaNa2 2SiOSiO3 3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论实验实验4-2着火着火不着火不着火木材、纸张等易燃物品，用饱木材、纸张等易燃物品，用饱和和Na2SiO3溶液浸泡后不易着火溶液浸泡后不易着火。硅酸钠的特性及用途：硅酸钠的特性及用途：水玻璃是无色粘稠液体，是一种水玻璃是无色粘稠液体，是一种矿物胶。矿物胶。1.它可以用于制备硅胶它可以用于制备硅胶;2.建筑工业上可用作粘合剂建筑工业上可用作粘合剂;3.用作耐火材料。用作耐火材料。思考：三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的

16、胃溃疡，思考：三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸作用持久。把三硅酸Mg2Si3O8nH2O改写成氧改写成氧化物的形式为：化物的形式为：，它中，它中和胃酸（和胃酸（HCl）的方程式：）的方程式：。2MgO3SiO2nH2O2MgO3SiO2nH2O+4HCl=2MgCl2+2H2O+3SiO2+nH2O阅读阅读P77 P77 资料卡片资料卡片活泼金属氧化物活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物 二氧化硅二氧化硅 水水作业1.阅读“传统硅酸盐工业”的内容，了解制造“陶瓷、玻璃、水泥”主要原料、主要主要原料、主要设备、反应条件、主要成分设备、反应条件、主要成分2.阅读“新型无机非金属材料”的相关知识介绍，了解现代科技对人类生活生产的意义。3.课本P80-81，1、2、3、74.作业本上完成P81 第11题