人教版高中化学必修一课件4.1《无机非金属材料的主角---硅》课件 （共64张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学必修一课件4.1《无机非金属材料的主角---硅》课件 （共64张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 7.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2016-06-15 22:50:37 | ||
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文档简介
课件64张PPT。第四章 非金属及其化合物第一节 无机非金属材料的主角—硅Al-7.73%O-48.60%Si-26.30%地壳中元素质量分数一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸长石一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸滑石一、二氧化硅和硅酸石棉一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸粘土一、二氧化硅和硅酸画出硅的原子结构示意图分析：
既不易失电子，又不易得电子，主要形成四价的化合物。硅元素与哪种原子的结构相似？碳一、二氧化硅和硅酸你知道吗?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？ 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。 硅是一种亲氧元素，在自然界中主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。一、二氧化硅和硅酸（1）存在硅石（12%）结晶形：石英无定形水晶玛瑙1、二氧化硅一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸玛瑙一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸（2）用途：光导纤维
石英：耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟
水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、
高级工艺品和眼镜片
玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品一、二氧化硅和硅酸思考与交流P76物理性质:_____________________________化学稳定性:_________________________通常条件下，很稳定硬度大、熔点高、难溶于水一、二氧化硅和硅酸思考 为什么二氧化硅和二氧化碳物理性质有这么大的差别？
是结构上的不同科学视野 P74一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸SiO二氧化硅的晶体结构一、二氧化硅和硅酸设疑: 实验室中盛放碱液的试剂瓶与盛放其
它溶液的试剂瓶有何不同？为什么 ？一、二氧化硅和硅酸交流与研讨1. 玻璃中含有SiO2，从物质组成和性质角度来分类， SiO2属于哪类物质？2. SiO2可能具有哪些化学性质？一、二氧化硅和硅酸（3）化学性质（a）常温与氢氟酸（SiO2很不活泼，HF是唯一能跟其反应的酸）4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O（b）酸性氧化物：不溶于水，也不与水反应。2NaOH+SiO2==Na2SiO3+H2O与强碱反应：
与碱性氧化物反应：(所以，不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、Na2SiO3等溶液。) 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。一、二氧化硅和硅酸SiO2与CO2化学性质的比较 CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3SiO2+4HF=SiF4 ↑+2H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+ CaO == CaSiO3高温————酸性氧化物与碱性氧化物反应与碱反应与水反应与氢氟酸反应一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸2.硅酸(H2SiO3) 硅酸是一种白色粉末状的固体，它不溶于水；是一种弱酸，不能使指示剂变色。 一、二氧化硅和硅酸思考 二氧化硅难溶于水，又不与水反应，那么，如何制得硅酸呢？由可溶性硅酸盐与其他酸反应制备。一、二氧化硅和硅酸 实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸①滴入酚酞溶液呈红色① Na2SiO3溶液呈碱性Na2SiO3+2HCl = H2SiO3（胶体） +2NaCl实验探究：②滴入盐酸有凝胶产生②硅酸难溶于水
一、二氧化硅和硅酸知识拓展： 把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，会有什么现象？滴入硫酸有凝胶产生硅酸难溶于水Na2SiO3+H2SO4 = H2SiO3 （胶体） +Na2SO4一、二氧化硅和硅酸 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。一、二氧化硅和硅酸2、硅酸（H2SiO3)（1）制取：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓白色胶状强酸制弱酸（2）性质：① 白色胶状，难溶② 弱酸性（酸性 H2SiO3 < H2CO3）③ 脱水形成硅胶Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3 （胶体） +Na2CO3（用作干燥剂）原理一、二氧化硅和硅酸活动与探究： 硅酸是一种比碳酸还要弱的酸。请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成一份实验报告。一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸 CO2通入下列各溶液中，无明显现象发生的是（ ）
A、氯化钙溶液
B、澄清石灰水
C、硅酸钠溶液
D、饱和碳酸钠溶液A合作讨论：一、二氧化硅和硅酸 试剂
二氧化硅
氢氧化钠溶液
氢氟酸
浓硫酸 试剂瓶
细口瓶，磨口塞
广口瓶
细口塑料瓶
细口瓶，橡皮塞 1、实验室有几种试剂，根据它们各自的性质，选择适当的试剂瓶盛放。请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。一、二氧化硅和硅酸2、下列说法正确的是（ ）
A．SiO2溶于水显酸性
B．CO2通入水玻璃(硅酸钠的水溶液）可得硅酸
C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸
D．SiO2晶体中不存在单个SiO2分子
B D一、二氧化硅和硅酸3、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是 ( )
A、烧碱 B、纯碱
C、氢氟酸 D、盐酸
C一、二氧化硅和硅酸硅酸钠：水溶液叫水玻璃。用途：【实验4－2】水份蒸发后燃烧不易燃烧用水玻璃浸过的物品可以防火肥皂填料、黏胶剂、阻燃剂二、硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，在自然界分布极广。硅酸盐是一类结构复杂的化合物，一般都不溶于水，化学性质很稳定。
几种硅酸盐产品——陶瓷、玻璃、水泥，最重要的无机非金属材料。二、硅酸盐硅酸盐的一般特点：
☆一般不溶于水（除Na、K盐外）化学稳定性高。
☆种类繁多、结构复杂、构成地壳的骨架。
☆通常用氧化物的形式表示其组成。如Na2SiO3 写成Na2O·SiO2二、硅酸盐二、硅酸盐高岭石Al2(Si2O5)(OH)4二、硅酸盐
要领：两边原子个数守恒
格式：金属氧化物、二氧化硅、水
顺序：金属按活动性顺序表拆分原则二、硅酸盐K(Al3Si3O10)(OH)2钾云母二、硅酸盐Na2SiO3 Na2O·SiO2
CaSiO3 CaO·SiO2
粘土：Al2O3·2SiO2·2H2O
玻璃：Na2O·CaO·6SiO2
水泥： 3CaO·SiO2； 2CaO·SiO2； 3CaO·Al2O3二、硅酸盐自然界变化：
硅酸盐岩石→粘土→土壤胶体→吸收NH4＋、K＋等营养离子→供生物吸收。二、硅酸盐水泥:以石灰石和黏土为原料硅酸盐产品二、硅酸盐玻璃:以纯碱、石灰石和石英为原料 普通玻璃: Na2O·CaO·6SiO2二、硅酸盐砖瓦(陶瓷)陶瓷(China)：以粘土原料二、硅酸盐其它重要硅化物SiC
硅钢（4％）
硅橡胶
科学视野： 新型陶瓷二、硅酸盐二、硅酸盐硅有晶体硅和无定形硅两种单质1.物理性质:①灰黑色，有金属光泽，硬而
脆的固体
②熔、沸点高、硬度大
③晶体硅是良好的半导体2.化学性质:三、硅单质常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质如：氧气、氯气、硫酸等起反应，但在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。（1）、与氟气反应：（2）、与氢氟酸反应：（3）、与强碱溶液反应：（4）、与氯气反应：（5）、与氧气反应Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑三、硅单质3、用途：集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。三、硅单质 注：SiCl4沸点为57.6℃ 4、硅的工业制法三、硅单质不反应不反应SiO2＋4HF＝SiF4↑
＋2H2O不反应2Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3 ＋2H2↑2NaOH＋SiO2＝
Na2SiO3＋H2OSi＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑
＋2H2 ↑三、硅单质硅元素单质硅Si + F2
Si + HF
Si + NaOH 加热能与某
些非金属单
质反应（O2、Cl2）
归纳总结三、硅单质相应练习1已知硅与强碱氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑现把11.5g钠和4.2g硅同时投入100g水中，在标况下
可收集到H2多少L？（提示：与Si反应的NaOH是过
量的）解：Na—1/2H2
23 1/2×22.4
11.5 XSi—2H2
28 2×22.4
4.2 YY=(4.2 ×2 ×22.4)/28=6.72(L)VH2=5.6+6.72=12.32(L)三、硅单质相应练习2在实验室里，将细砂粉（SiO2）与镁粉混合加热，也可得到粗硅，反 应的化学方程式为
这样得到的硅不纯净，往往含有过量的镁、氧化镁及硅化镁（Mg2Si）等，这些杂质可用盐酸除去，有关反应的化学方程式为
MgO+2HCl==MgCl2+H2OMg2Si+4HCl==2MgCl2+SiH4三、硅单质
既不易失电子，又不易得电子，主要形成四价的化合物。硅元素与哪种原子的结构相似？碳一、二氧化硅和硅酸你知道吗?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？ 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。 硅是一种亲氧元素，在自然界中主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。一、二氧化硅和硅酸（1）存在硅石（12%）结晶形：石英无定形水晶玛瑙1、二氧化硅一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸玛瑙一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸（2）用途：光导纤维
石英：耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟
水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、
高级工艺品和眼镜片
玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品一、二氧化硅和硅酸思考与交流P76物理性质:_____________________________化学稳定性:_________________________通常条件下，很稳定硬度大、熔点高、难溶于水一、二氧化硅和硅酸思考 为什么二氧化硅和二氧化碳物理性质有这么大的差别？
是结构上的不同科学视野 P74一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸SiO二氧化硅的晶体结构一、二氧化硅和硅酸设疑: 实验室中盛放碱液的试剂瓶与盛放其
它溶液的试剂瓶有何不同？为什么 ？一、二氧化硅和硅酸交流与研讨1. 玻璃中含有SiO2，从物质组成和性质角度来分类， SiO2属于哪类物质？2. SiO2可能具有哪些化学性质？一、二氧化硅和硅酸（3）化学性质（a）常温与氢氟酸（SiO2很不活泼，HF是唯一能跟其反应的酸）4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O（b）酸性氧化物：不溶于水，也不与水反应。2NaOH+SiO2==Na2SiO3+H2O与强碱反应：
与碱性氧化物反应：(所以，不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、Na2SiO3等溶液。) 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。一、二氧化硅和硅酸SiO2与CO2化学性质的比较 CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3SiO2+4HF=SiF4 ↑+2H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+ CaO == CaSiO3高温————酸性氧化物与碱性氧化物反应与碱反应与水反应与氢氟酸反应一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸2.硅酸(H2SiO3) 硅酸是一种白色粉末状的固体，它不溶于水；是一种弱酸，不能使指示剂变色。 一、二氧化硅和硅酸思考 二氧化硅难溶于水，又不与水反应，那么，如何制得硅酸呢？由可溶性硅酸盐与其他酸反应制备。一、二氧化硅和硅酸 实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸①滴入酚酞溶液呈红色① Na2SiO3溶液呈碱性Na2SiO3+2HCl = H2SiO3（胶体） +2NaCl实验探究：②滴入盐酸有凝胶产生②硅酸难溶于水
一、二氧化硅和硅酸知识拓展： 把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，会有什么现象？滴入硫酸有凝胶产生硅酸难溶于水Na2SiO3+H2SO4 = H2SiO3 （胶体） +Na2SO4一、二氧化硅和硅酸 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。一、二氧化硅和硅酸2、硅酸（H2SiO3)（1）制取：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓白色胶状强酸制弱酸（2）性质：① 白色胶状，难溶② 弱酸性（酸性 H2SiO3 < H2CO3）③ 脱水形成硅胶Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3 （胶体） +Na2CO3（用作干燥剂）原理一、二氧化硅和硅酸活动与探究： 硅酸是一种比碳酸还要弱的酸。请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成一份实验报告。一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸 CO2通入下列各溶液中，无明显现象发生的是（ ）
A、氯化钙溶液
B、澄清石灰水
C、硅酸钠溶液
D、饱和碳酸钠溶液A合作讨论：一、二氧化硅和硅酸 试剂
二氧化硅
氢氧化钠溶液
氢氟酸
浓硫酸 试剂瓶
细口瓶，磨口塞
广口瓶
细口塑料瓶
细口瓶，橡皮塞 1、实验室有几种试剂，根据它们各自的性质，选择适当的试剂瓶盛放。请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。一、二氧化硅和硅酸2、下列说法正确的是（ ）
A．SiO2溶于水显酸性
B．CO2通入水玻璃(硅酸钠的水溶液）可得硅酸
C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸
D．SiO2晶体中不存在单个SiO2分子
B D一、二氧化硅和硅酸3、玻璃的主要成分之一是二氧化硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制成毛玻璃和雕花玻璃的物质是 ( )
A、烧碱 B、纯碱
C、氢氟酸 D、盐酸
C一、二氧化硅和硅酸硅酸钠：水溶液叫水玻璃。用途：【实验4－2】水份蒸发后燃烧不易燃烧用水玻璃浸过的物品可以防火肥皂填料、黏胶剂、阻燃剂二、硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，在自然界分布极广。硅酸盐是一类结构复杂的化合物，一般都不溶于水，化学性质很稳定。
几种硅酸盐产品——陶瓷、玻璃、水泥，最重要的无机非金属材料。二、硅酸盐硅酸盐的一般特点：
☆一般不溶于水（除Na、K盐外）化学稳定性高。
☆种类繁多、结构复杂、构成地壳的骨架。
☆通常用氧化物的形式表示其组成。如Na2SiO3 写成Na2O·SiO2二、硅酸盐二、硅酸盐高岭石Al2(Si2O5)(OH)4二、硅酸盐
要领：两边原子个数守恒
格式：金属氧化物、二氧化硅、水
顺序：金属按活动性顺序表拆分原则二、硅酸盐K(Al3Si3O10)(OH)2钾云母二、硅酸盐Na2SiO3 Na2O·SiO2
CaSiO3 CaO·SiO2
粘土：Al2O3·2SiO2·2H2O
玻璃：Na2O·CaO·6SiO2
水泥： 3CaO·SiO2； 2CaO·SiO2； 3CaO·Al2O3二、硅酸盐自然界变化：
硅酸盐岩石→粘土→土壤胶体→吸收NH4＋、K＋等营养离子→供生物吸收。二、硅酸盐水泥:以石灰石和黏土为原料硅酸盐产品二、硅酸盐玻璃:以纯碱、石灰石和石英为原料 普通玻璃: Na2O·CaO·6SiO2二、硅酸盐砖瓦(陶瓷)陶瓷(China)：以粘土原料二、硅酸盐其它重要硅化物SiC
硅钢（4％）
硅橡胶
科学视野： 新型陶瓷二、硅酸盐二、硅酸盐硅有晶体硅和无定形硅两种单质1.物理性质:①灰黑色，有金属光泽，硬而
脆的固体
②熔、沸点高、硬度大
③晶体硅是良好的半导体2.化学性质:三、硅单质常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质如：氧气、氯气、硫酸等起反应，但在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。（1）、与氟气反应：（2）、与氢氟酸反应：（3）、与强碱溶液反应：（4）、与氯气反应：（5）、与氧气反应Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑三、硅单质3、用途：集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。三、硅单质 注：SiCl4沸点为57.6℃ 4、硅的工业制法三、硅单质不反应不反应SiO2＋4HF＝SiF4↑
＋2H2O不反应2Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3 ＋2H2↑2NaOH＋SiO2＝
Na2SiO3＋H2OSi＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑
＋2H2 ↑三、硅单质硅元素单质硅Si + F2
Si + HF
Si + NaOH 加热能与某
些非金属单
质反应（O2、Cl2）
归纳总结三、硅单质相应练习1已知硅与强碱氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑现把11.5g钠和4.2g硅同时投入100g水中，在标况下
可收集到H2多少L？（提示：与Si反应的NaOH是过
量的）解：Na—1/2H2
23 1/2×22.4
11.5 XSi—2H2
28 2×22.4
4.2 YY=(4.2 ×2 ×22.4)/28=6.72(L)VH2=5.6+6.72=12.32(L)三、硅单质相应练习2在实验室里，将细砂粉（SiO2）与镁粉混合加热，也可得到粗硅，反 应的化学方程式为
这样得到的硅不纯净，往往含有过量的镁、氧化镁及硅化镁（Mg2Si）等，这些杂质可用盐酸除去，有关反应的化学方程式为
MgO+2HCl==MgCl2+H2OMg2Si+4HCl==2MgCl2+SiH4三、硅单质