无机非金属材料的主角——硅ppt课件

第四章 非金属及其化合物 无机非金属材料的主角 硅 二氧化硅和硅酸 我们生存的地球 组成它坚硬的地壳的物质有哪些 岩石 沙子 土壤的主要成分是硅的氧化物及硅酸盐 岩石 沙子 土壤 一 硅在地壳中的含量 2 自然界硅元素主要存在于 岩石 沙子和土壤 1 地壳中的含量 仅次于氧 排在第二位 硅在元素周期表中的位置 研究硅元素可别忘了我 碳和硅的比较 最外层电子数都是4个电子 原子既不容易失电子也不容易得到电子 主要形成四价 4价 的化合物 碳是构成有机物的主要元素 硅是构成岩石与许多矿物的主要元素 思考 碳 硅在自然存在形式有什么不同 硅的存在状态 碳的存在形式 3 自然界硅存在的形态 硅在自然界无单质状态只有化合态 如硅的氧化物和硅酸盐 硅的存在形式 因为硅的亲氧能力比碳更强 在自然界中总是与氧相互化合的 主要以SiO2及硅酸盐形式存在 单质 氧化物 CO2 碳酸盐 氧化物 SiO2 硅酸盐 一 二氧化硅 无色透明 无定形 硅藻土 结晶形 石英 地球上存在的天然二氧化硅称为 统称为 硅石 硅石 彩色环带或层状 水晶 玛瑙 存在形态P74 沙子 结构 立体网状结构 了解 不要求 一 二氧化硅 SiO2 SiO4 四面体结构 SiO2 化学式 立体网状结构决定了具有优良的物理和化学性质 O Si 可见Si O个数比为 1 2 二氧化硅的用途 一 二氧化硅 基本的建筑材料 装饰品 坩埚 光导纤维等 石英制品 玛瑙制品 光导纤维 水晶制品 物理性质 硬度 熔点 水溶性 化学性质 一 二氧化硅 硬度大 熔点高 不溶于水 1 类别 与强碱反应生成盐和水 与碱性氧化物反应生成盐 SiO2 2NaOH Na2SiO3 有粘性 H2O 酸性氧化物 具有酸性氧化物的通性 一 二氧化硅 此反应常用于雕刻玻璃 2 特性 与氢氟酸HF反应 SiO2 4HF SiF4 2H2O 思考 SiO2既可与碱反应 也能与氢氟酸反应 能否推断SiO2为两性氧化物 SiO2 2C 3 在高温下能与还原剂反应 表现弱氧化性 Si 2CO SiO2虽然能与HF发生反应 但是生成的氟化硅不是盐 而且HF是唯一能与之发生反应的酸 所以二氧化硅不属于两性氧化物 思考与交流实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞 实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸 一 二氧化硅 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 NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成粘性的Na2SiO3 使瓶塞与瓶口粘合无法打开 小结 二氧化硅的性质 与水反应 与碱性氧化物反应 与碱反应 CO2 H2O H2CO3 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O CO2 CaO CaCO3 不能 能与强碱反应 能与氢氟酸反应 高温 SiO2 CaO CaSiO3 练习 下列叙述正确的是 A 自然界中 硅主要以有游离态的形式存在B 石英 水晶 硅石的主要成分都是二氧化硅C 二氧化硅的化学性质活泼 能跟强酸或强碱的溶液发生化学反应D 自然界中的二氧化硅都存在于石英中在一定条件下 焦炭 水 氧化钙 氢氟酸 盐酸 氢氧化钾 氯化亚铁 氮气 不能和二氧化硅反应的是 A B C D B B 无机非金属材料的主角 硅 硅酸 硅酸盐 二 硅酸 H2SiO3 物理性质制备 提示 CO2 H2O H2CO3 但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3 利用可溶性的硅酸盐 比硅酸强的酸反应制得 H2SiO3在水中溶解度很小 是一种不溶性酸 是一种白色固体 其酸性比H2CO3还弱 二 硅酸 H2SiO3 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 同时有白色胶状沉淀产生 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硅酸 c 先形成硅酸溶胶 后形成硅酸凝胶 d 静置则形成硅酸沉淀 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 SiO32 2H H2SiO3 离子方程式 二 硅酸 H2SiO3 活动与探究 硅酸是一种比碳酸还要弱的酸 请设计实验证明 把CO2通入Na2SiO3溶液中 观察发生的现象 提示 用H2CO3可制得H2SiO3 可证明H2SiO3的酸性比H2CO3弱 SiO32 H2O CO2 CO32 H2SiO3 Na2SiO3 H2O CO2 Na2CO3 H2SiO3 化学性质 二 硅酸 H2SiO3 1 酸性太弱 只能与强碱发生中和反应H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 2 不稳定 比H2CO3稳定 受热易分解 双选 下列有关硅酸的说法正确的是 A 硅酸受热易分解生成二氧化硅和水B 可用硅酸钠溶液与硫酸反应制备硅酸C 因为硅酸难溶于水 所以它不能与NaOH溶液反应D 硅胶有毒 不能用于食品干燥 二 硅酸 H2SiO3 AB ThankYou 无机非金属材料的主角 硅 硅酸盐 定义性质组成表示 复杂硅酸盐 一 硅酸盐 硅酸盐是由硅 氧 金属组成的化合物的总称 大多数不溶于水 化学性质稳定 Na2SiO3Na2O SiO2Al2 Si2O5 OH 4Al2O3 2SiO2 2H2O 金属氧化物写在前面 再写SiO2 最后写H2O 氧化物之间用 隔开 要领 两边原子个数守恒格式 金属氧化物二氧化硅水 系数出现分数应化为整数 2 硅酸盐的氧化物法 P77资料卡片 练习 把下列式子改写成氧化物的形式1 蛇纹石 H4Mg3Si2O92 钙长石 CaAl2SiO63 石棉 CaMg3Si4O124 长石 KAlSi3O85 普通玻璃 CaNa2Si6O146 黏土 Al2 Si2O5 OH 4 3MgO 2SiO2 2H2O CaO Al2O3 SiO2 CaO 3MgO 4SiO2 K2O Al2O3 6SiO2 Na2O CaO 6SiO2 Al2O3 2SiO2 2H2O 1 硅酸钠 Na2SiO3 硅酸钠 Na2SiO3 其水溶液俗称水玻璃 是制备硅胶和木材防火剂等的原料 实验4 2 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 化学性质 1 硅酸钠 Na2SiO3 与盐反应 与酸反应 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 CaCl2 Na2SiO3 CaSiO3 2NaCl 思考 硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象 为什么 2 用途 以黏土为原料 陶瓷 2 用途 玻璃 2 用途 水泥 以黏土和石灰石为主要原料 具有特殊功能的含硅物质 硅钢 铁合金 导磁性良好 用作变压器铁芯 碳化硅 SiC俗称金刚砂 具有金刚石的结构 硬度很大 用作砂纸 砂轮的磨料 人造骨 生物陶瓷 具有特殊功能的含硅物质 二 硅单质 灰黑色 有金属光泽 硬而脆的固体 是重要的半导体材料 硅单质是从它的氧化物中提取出来的 主要化学反应如下 2C 焦炭 SiO2 石英砂 Si 粗硅 2CO 粗硅转变为纯硅 常用方法 Si 粗 2Cl2 SiCl4 SiCl4 2H2 Si 纯 4HCl 高温 高温 二 硅单质 制备 P819 根据以上反应 回答下列问题 1 在制取粗硅的反应中 焦炭的作用是 2 在由粗硅制取纯硅的反应中 反应 属于 反应 填四种基本反应类型 反应 属于 反应 填四种基本反应类型 H2的作用是 二 硅单质 还原剂 氧化还原 化合 氧化还原 置换 还原剂 二 硅单质 化学性质 了解 Si O2SiO2 在高温条件下 单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应 常温下化学性质不活泼 只能跟F2 HF和NaOH溶液反应 Si 2F2 SiF4Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 练习 有下列物品或设备 陶瓷餐具 砖瓦 水泥路桥 门窗玻璃 水晶镜片 石英钟表 玛瑙手镯 硅太阳能电池 石英光导纤维 计算机芯片 1 用到硅单质的是 2 所用材料为SiO2或要用到SiO2的是 3 所用材料为硅酸盐的是 关于硅及其化合物的叙述中 错误的是 A 硅是良好的半导体材料B 二氧化硅能与石灰石反应 SiO2 CaCO3 CaSiO3 CO2 C 可以用焦炭还原二氧化硅生产硅 SiO2 2C Si 2CO D 硅的化学性质活泼 在自然界中主要以化合态的形式存在 高温 高温 D ThankYou