化学人教版（2019）必修第二册5.3.2硅及其化合物（共24张ppt）

(共24张PPT)
人教版高中化学必修第二册
第五章 第三节 第二课时
硅 及 其 化 合 物
学习目标
1.通过与同主族元素碳及其化合物性质的类比，能预测硅、二氧化硅和硅酸的性质，并用方程式表示其主要的化学性质。
2.通过阅读分析信息和元素周期律，能说明制备高纯硅和硅酸的路径。
个人预学
1.硅元素在元素周期表中的位置
2.高纯硅的制备流程
3.二氧化硅的用途
活动：类比推理硅及其化合物的性质
同伴助学
C的性质
自然界中的碳元素既有游离态(石墨、金刚石，碳60等），又有化合态；碳的最外层都是 4 个电子，位于元素周期表的第 IVA族，不容易失也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应。
C + O2 CO2
点燃
2C + O2 2CO
点燃
2CO＋O2 2CO2
点燃
活动：类比推理硅及其化合物的性质
教师导学
C
CO2
H2CO3
Na2CO3
【类比思考】根据硅的原子结构示意图以及在元素周期的位置，找出硅及其化合物并推测对应的性质。
活动：类比推理硅及其化合物的性质
同伴助学
C
CO2
H2CO3
Na2CO3
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
【类比思考】根据硅的原子结构示意图以及在元素周期的位置，找出硅及其化合物并推测对应的性质。
硅及其化合物是如何转化的？
硅在自然界以什么形式存在？
硅单质具有哪些性质？
水晶（ SiO2 ）
玛瑙（ SiO2 ）
硅酸盐矿石
教师导学 硅单质的性质
随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系，一系列新型无机非金属材料相继问世。
高纯度的含硅元素的材料：单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能。
含碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域广泛应用。
思考：根据以下图片总结归纳出硅元素在自然界中的存在形式？
硅在自然界主要以硅酸盐（如地壳中的大多数矿物质）和氧化物（如水晶、玛瑙）的形式存在。
自然界中不存在游离态的硅。
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
教师导学 硅单质的性质
(1) 硅元素的存在与结构
存在 原子结构 示意图 周期表中位置
含量 存在形态 地壳中 居第___位 _________ __________ _______
_______
二
氧化物
和硅酸盐
第三周期
第ⅣA族
硅正好处于金属与非金属的过渡位置，其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是良好的半导体材料。
(2) 硅的导电性：
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
教师导学 硅单质的性质
（3）高纯硅的制备
资料卡片
工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。
（1）SiO2+2C == 2CO ↑+ Si (粗硅)
高温
（2）Si+3HCl == SiHCl3+H2
高温
（3）SiHCl3+H2 == 3HCl+Si（高纯硅）
高温
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
教师导学 硅单质的性质
（4）硅的化学性质
在常温下只能与氟气(F2)、HF、氢氧化钠反应，加热时能与氧气、氯气、焦炭反应。
①稳定性：常温下三反应
Si+2F2 = SiF4
Si+2NaOH+H2O == Na2SiO3+2H2↑
Si+4HF == SiF4↑+2H2↑(与唯一酸反应)
②还原性：加热(高温)三反应
Si+2Cl2 == SiCl4
Si+O2 == SiO2
高温
Si+C == SiC(金刚砂)
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
★
教师导学 硅单质的性质
（5）高纯硅的应用
①芯片
②太阳能电池
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
教师导学 二氧化硅的性质
二氧化硅是沙子、水晶、石英、玛瑙的主要成分。
沙子（SiO2）
水晶、石英（ SiO2 ）
玛瑙（ SiO2 ）
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
教师导学 二氧化硅的性质
（1）二氧化硅的物理性质
1. SiO2属于哪类氧化物？
思考与讨论
2. 酸性氧化物的通性是什么？
3. 能否根据CO2的性质来类推SiO2的化学性质？
熔沸点高、硬度大、不溶于水
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
教师导学 二氧化硅的性质
（2）二氧化硅的化学性质
①酸性氧化物
与碳酸盐反应
SiO2+2NaOH = Na2SiO3 + H2O
SiO2 + Na2O ==== Na2SiO3
高温
与强碱溶液反应：
与碱性氧化物反应：
SiO2 + Na2CO3 === Na2SiO3 +CO2 ↑
高温
SiO2 + CaCO3 ==== CaSiO3 +CO2 ↑
高温
工业生产玻璃原理
观察盛放氢氧化钠的试剂瓶有何不同
装碱性溶液的试剂瓶用橡胶塞
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
教师导学 二氧化硅的性质
（2）二氧化硅的化学性质
SiO2 + 4HF == SiF4↑+2H2O
③与HF反应
——唯一能与SiO2反应的酸
用途：刻蚀玻璃
②弱氧化性
SiO2 + 2C ===== Si + 2CO↑
高温
用途：制粗硅
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
教师导学 二氧化硅的性质
（3）二氧化硅的用途
二氧化硅可用来生产光导纤维。
光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通信效率。
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
教师导学 硅酸的性质
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
×
已知CO2可以溶于水并生成H2CO3 ，
但SiO2常温下为固体，不溶于水，硬度大，熔、沸点高，不能与水反应生成硅酸。
如何制备硅酸？
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
Na2SiO3 + CO2+H2O= H2SiO3↓+ Na2CO3
结论：硅酸是弱酸，酸性比碳酸弱
向硅酸盐溶液中加入盐酸或通入CO2
教师导学 硅酸的性质
物理性质：白色粉末状固体，不溶于水。
不稳定性：硅酸的热稳定性很差，受热可分解为SiO2和H2O。
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
H2SiO3 H2O + SiO2

硅胶：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，也可以用作催化剂的载体。
教师导学 硅酸钠的性质
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
硅酸钠俗称“泡花碱”
硅酸钠水溶液显碱性，俗称“水玻璃”，无色粘稠的液体，常用作黏合剂(矿物胶)，是一种耐火阻燃材料。
Si+2NaOH+H2O == Na2SiO3+2H2↑
SiO2+2NaOH == Na2SiO3 + H2O
H2SiO3+2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O
★
制备方法
同伴助学 二氧化硅与二氧化碳的性质比较
性 质 二氧化碳(CO2) 二氧化硅(SiO2)
CO2+H2O=H2CO3
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
CO2+Na2O=Na2CO3
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
SiO2+Na2O == Na2SiO3
——
——
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
酸性氧化物
与碱反应
与水反应
与氢氟
酸反应
Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑
CaCO3 +SiO2 === CaSiO3 + CO2↑
高温
高温
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3
CaCO3 +CO2+H2O=== Ca(HCO3)2
与盐反应
训练验学
B
下列有关硅的化合物说法正确的是 (　　)
A．SiO2与CO2相似，由一个硅原子和两个氧原子构成一个SiO2分子
B．硅酸盐一般不溶于水，它是水泥、陶瓷、玻璃的主要成分
C．H2SiO3既可由SiO2溶于水制得，也可由Na2SiO3和其他酸(如盐酸)反应制得
D．SiO2是酸性氧化物，能和碱反应，不能和酸反应
训练验学
(2022·广东珠海期中)下列说法正确的是(　　)
A．硅酸不溶于水，因此不与NaOH溶液反应
B．据SiO2＋CaCO3 =====CaSiO3＋CO2↑的反应，可推知硅酸酸性比碳酸酸性强
C．硅太阳能电池、石英光导纤维和计算机芯片所用的材料都是Si
D．普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英为原料经高温烧结而制成的
D
高温
课堂总结
Si
SiO2
H2SiO3
Na2SiO3
Si+O2 == SiO2
SiO2+2NaOH = Na2SiO3 + H2O
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
H2SiO3+2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O
课后作业