第一节 无机非金属材料的主角--硅

(共29张PPT)
1 无机非金属材料的主角——硅
第四章 非金属及其化合物
*
penghuabing
第四章 非金属及其化合物
1 无机非金属材料的主角 硅
美国硅谷
主要存在形式
主要化合价
原子结构示意图
硅
碳
1.硅在地壳中的含量仅次于 ，为26.3% 。在自然界中它总是与＿＿化合，是一种亲＿＿元素． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
氧化物 硅酸盐
石灰岩 碳酸盐
碳的氧化物
+4
+2 +4
+14
2
8
4
+6
2
4
2.
氧
氧
氧
有结晶形（石英晶体）
无定形——硅藻土
玛瑙
天
然
的
SiO2
硅
石
一、二氧化硅和硅酸
1、二氧化硅（ SiO2 ）
（１）二氧化硅的存在
{
水晶
.
硅
氧
氧
氧
氧
（2）二氧化硅的结构
[SiO4]四面体结构
石英研钵
光导纤维
（3）二氧化硅的用途
坩埚
根据SiO2的存在和用途,请你分析以下问题:SiO2具有哪些物理性质 化学稳定性如何 你的根据是什么 SiO2的这些性质是由什么决定的
将你的认识写在下面的 横线上,并与同学交流.
物理性质:______________________
化学稳定性:____________________
不溶与水 硬度大 熔点高
很稳定
①特性
　SiO2 ＋ 4HF =SiF4↑＋ 2H2O
（此反应常用于刻蚀玻璃）
思考：实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？
（４）SiO２的化学性质:
（４）SiO２的化学性质:
②酸性氧化物
__
__
高温
SiO2＋CaO CaSiO3
　 SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O
　　　　　　　　
思考：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？（提示：玻璃中含有SiO2）
2、硅酸 （H2SiO3）
阅读课本P76并
探究实验4-1
现象
结论
化学方程式
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，同时有白色胶状物质产生
a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的白色胶状沉淀硅酸，
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3
思考:分析以上制取原理若将CO2通入 Na2SiO3溶液中有何现象
(温馨提示: 碳酸的酸性强于硅酸的酸性)
(1).制取
(较强酸制较弱酸)
生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干
燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。常常用
做干燥剂。也可用
做催化剂的载体．
（2）用途
(一)、二氧化硅（SiO2）
1.存在：
天然的二氧化硅也叫硅石。石英晶体是结晶的二氧化硅.
石英
水晶
玛瑙
小结
3、性质：
1).物理性质:
坚硬难熔的固体，不溶于水，熔沸点高。
2).化学性质:
a、与氢氟酸反应：
SiO2 + 4HF =SiF4↑ + 2H2O
b、与强碱溶液反应：
SiO2+2NaOH ==Na2SiO3+ H2O
c、与碱性氧化物反应：
SiO2 + CaO ==== CaSiO3
高温
注意
保存
4、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
光纤视频
玛瑙饰品
（二）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）
不能使指示剂变色
③ 脱水形成硅胶
Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3
（用作干燥剂）
实验4-1
原理
思考：二氧化硅不溶于水，如何由二氧化硅制取硅酸？
二、硅酸盐
1、硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
硅酸钠（Na2SiO3),其水溶液俗称水玻璃
放入蒸馏水 放入Na2SiO3饱和溶液
现象
结论
当水分蒸发后燃烧
当水分蒸发后不易燃烧
用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火
实验4-2
注意保存
二、硅酸盐
2、硅酸盐组成的表示
3、三大硅酸盐产品：
产品 原料 设备 主要成分
陶瓷
玻璃
水泥
二、硅酸盐
4、其他特殊功能的含硅物质
产品 成分 特点 主要作用
SiC
硅钢
硅橡胶
分子筛
三、硅单质（Si）
硅有晶体硅和无定形硅两种单质
1.物理性质:
①有金属光泽的灰黑色固体
②熔、沸点高、硬度大、有脆性
③晶体硅是良好的半导体材料
2.化学性质:常温下硅的化学性质不活泼
①加热与氧气反应
Si + O2 == SiO2
△
②与强碱溶液反应
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
3、用途：
①集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，
②制成太阳能电池（光电池），
③硅的合金可用来制造变压器铁芯等。
4、硅的工业制法
制粗硅： ①SiO2+2C == Si+2CO↑
高温
　用氧化还原反应的概念分析此反应
制高纯硅：②Si+2Cl2 ==SiCl4
③SiCl4 +2H2==Si+4HCl
△
△
HF
SiF4
SiO2
Na2SiO3
H2SiO3
NaOH
HCl
CaO
CaSiO3
小结
Si
课堂练习
1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质　　　　　 （ ） 　　
A.熔点很高 B.与水反应生成对应的酸
C.可与烧碱反应生成盐 D.坚硬
2.赏心悦目的花瓶是用下列物质的一种对玻璃进行刻蚀而形成的,这种物质是 （ ） 　　　　　
A.盐酸 B.氢氟酸 C.烧碱 D.纯碱
3、下列试剂不能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的　　是　　　　　　　　　　　　　　　（ ）
A.HNO3溶液 B.KOH溶液 C.盐酸 D.NaCl溶液
B
B
B
4.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是　　　　　　　　　　　　　　　　　（ ）
A.CO2→H2CO3 B.SiO2→Na2SiO3 C.Na2O→Na2CO3 D.SiO2→H2SiO3
D
5.硅酸的工业制法是:将稀释好的硅酸钠和硫酸反应生成水凝胶,经水洗干燥得成品.有关的化学方程式是 .
Na2SiO３ + H2SO4 = Na2SO4 + H2SiO3
3.下列物质中能与SiO2起化学反应的是（ ）
①浓H2SO4 ②H2O ③盐酸 ④HF ⑤ KOH溶液 ⑥氧化钙
A.①②⑥ B.②④ C.④⑤⑥ D.③④⑤⑥
2.下列溶液中，能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是( )
A.浓H2SO4 B.水玻璃 C.氢氟酸 D.苛性钾溶液
4.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（ ）
A.纯碱溶液 B.盐酸 C.硫酸 D.苛性钠溶液
1.下列物质中,主要成分不是SiO2的是（ ）
A.金刚砂 B.玛瑙 C.水晶 D.石英
〖 测试·反馈 〗：
A
A
C
B.
6、CO2通入下列各溶液中，不会产生难溶物的是（ ）
A、水玻璃 B、石灰水
C、饱和Na2CO3 D、CaCl2
5.在无色的强酸性溶液中，能大量共存的是( )
A.Na+、Al3+、NO3－、Cl－　　　　　
B.K+、Na+、Cl－、SiO32－
C.Fe2+、K+、SO42－、Cl－　　　　　　　　　　　
D.Na+、HCO3－、K+、NO3－
A
D
A是一种天然透明晶体，B是一种常见的无色无味的气体，可使澄清石灰水变浑浊。A虽不能溶于强酸，但却能溶于氢氟酸，并生成气体C，A和烧碱溶液反应生成D的水溶液，
当气体B通入D的水溶液中，能生成白色胶状沉淀E，E加热后重新生成A。
（1）写出化学式
A 、B 、C 、D 、E 。
（2）写出有关反应的化学方程式。
作业:　1.课本P81. 1、2、3、4题