第一節(jié) 無機非金屬 材料的主角硅,第四章非金屬及其化合物,第二課時 硅酸鹽和單質(zhì)硅,第一課時 二氧化硅和硅酸,第一節(jié) 無機非金屬材料的主角-硅,第一節(jié)無機非金屬材料 的主角硅,第一課時 二氧化硅和硅酸,硅及二氧化硅的性質(zhì),（一）硅元素在自然界中的存在和含量 （二）硅元素的位置與結(jié)構(gòu) （三）二氧化硅和硅酸 1.二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 2.硅酸制取原理和性質(zhì)和硅膠的用途 3.探究硅酸的酸性比碳酸弱的實驗事實,本課知識點,硅單質(zhì)（Si）,硅太陽能電池,硅芯片是各種計算機、微電子產(chǎn)品的核心,晶體硅的存在及用途,美國的硅谷“斯坦?？蒲泄I(yè)區(qū)”是美國電子和計算機工業(yè)中心，位于美國西海岸加利福尼亞州北部舊金山南郊，圣克拉拉縣和圣胡安兩城之間的一條長48公里，寬16公里的長條形地帶上。由于它集中了全世界90以上的著名半導(dǎo)體公司，而半導(dǎo)體的基本元件是硅片，所以該地區(qū)被稱為“硅谷”。,硅谷 Silicon Valley,通過下列圖片你能總結(jié)歸納出硅元素在自然界中的存在形式嗎？,觀察與思考,硅的存在及性質(zhì),1.自然界硅元素主要存在于:巖石、沙子和土壤,2.地殼中的含量:排在第二位,氧的后面.,3.自然界硅存在的形態(tài) :硅無游離單質(zhì)狀態(tài)， 只有化合態(tài)。常常有硅的氧化物和硅酸鹽,(一)硅元素在自然界中的存在和含量,硅的存在及性質(zhì),你能畫出碳和硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖，并歸納出硅與碳在元素周期表中的位置與結(jié)構(gòu)嗎？,(二) 硅在周期表中的位置與結(jié)構(gòu),C,Si,硅的結(jié)構(gòu)及性質(zhì),碳在第三周期、硅在第四周期且都在周期表中的第四主族,最外層有四個電子，既不易失去電子，也不易得到電子。所以硅的化學(xué)性質(zhì)不如碳活潑,主要形成正四價化合物，碳和硅都是親氧元素，但是硅的親氧能力更強。因此碳和硅在自然界中存在形式有所不同。,(二) 硅在周期表中的位置與結(jié)構(gòu),硅的結(jié)構(gòu)及性質(zhì),美麗的玻璃雕花藝術(shù),水 晶,水 晶 制 品,瑪瑙,瓷器是中國最偉大的創(chuàng)造之一，所以中國被譽為“瓷國”,秦磚漢瓦,秦始皇陵兵馬俑,秦始皇陵兵馬俑,三峽大壩,二氧化硅的存在,1、二氧化硅（ SiO2）,結(jié)晶形（石英晶體） 無定形硅藻土,二氧化硅的存在,什么是石英、水晶、瑪瑙？,？,具有彩色環(huán)狀或?qū)訝畹氖⒎Q為瑪瑙,資料卡片,在25和101kPa的條件下，由單質(zhì)碳生成1mol CO2時放熱393.5kJ；而在同樣條件下，1mol硅生成1mol SiO2時放熱910.9kJ。放熱越多，其生成物通常越穩(wěn)定，可見SiO2比CO2更容易生成，而且更穩(wěn)定。,二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu),SiO2的晶體結(jié)構(gòu),晶體Si的結(jié)構(gòu),科 學(xué) 視 野,單質(zhì)硅和SiO2都是正四面體結(jié)構(gòu)。性質(zhì)很穩(wěn)定,二氧化硅的結(jié)構(gòu),二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu),二氧化硅的結(jié)構(gòu),每 1個Si原子周圍結(jié)合4個O原子，Si在中心，O 在四個頂角，同時每1個O原子周圍結(jié)合2個Si原子,二氧化硅中氧 原子與硅原子 個數(shù)比為2：1 用SiO2來表示 二氧化硅的組 成，表示 O與 Si的原子個數(shù) 比，不是分子 式，是化學(xué)式,二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu),二氧化硅的結(jié)構(gòu),根據(jù)上述二氧化硅的結(jié)構(gòu)及學(xué)過的二氧化碳的性質(zhì)你能否判斷SiO2的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)呢？,主要用作裝飾物、石英坩堝、光導(dǎo)纖維等,二氧化硅的性質(zhì),(2)SiO2的物理性質(zhì),堅硬難熔固體，不溶于水,CO2+H2O=H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,CO2+CaO=CaCO3,不反應(yīng),SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,SiO2CaO=CaSiO3,固 態(tài),熔點低,氣 態(tài),熔點高、硬度大,SiO24HF=SiF42H2O,人工降雨，滅火等,裝飾、石英坩堝、光纖,二氧化硅和二氧化碳性質(zhì)比較,從表中可以看出，二氧化硅能與堿反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽和水，是一種酸性氧化物，它不能通過溶于水得到相應(yīng)的酸硅酸。 酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反應(yīng)，這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應(yīng)原理。以上兩點，屬二氧化硅的特性。 由此，我們總結(jié)出二氧化硅的主要化學(xué)性質(zhì)為： 不溶于水的酸性氧化物，能與氫氟酸反應(yīng)。,二氧化硅和二氧化碳性質(zhì)比較,二氧化硅的化學(xué)性質(zhì),1.是酸性氧化物 2.能與堿反應(yīng) 3.能與堿性氧化物反應(yīng) 4.能與氫氟酸反應(yīng)（特性）,【小結(jié)】,二氧化硅與生產(chǎn)生活,1,實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？,NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成 可溶于水的Na2SiO3，使瓶塞部分粘結(jié)而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。 SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,實驗室盛放氫氧化鈉溶液的試劑瓶,你知道嗎？,二氧化硅的性質(zhì)和用途,HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。 SiO2 4HF =SiF4 2H2O,3.某同學(xué)根據(jù)SiO2既可與堿反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng),推斷SiO2為兩性氧化物.是否正確?,2.實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？,此反應(yīng)常用于雕刻玻璃,不正確。因為二氧化硅跟氫氟酸反應(yīng)產(chǎn)物不是鹽和水，所以不屬于兩性氧化物，但是屬于酸性氧化物。,SiO2 4HF =SiF4 2H2O,二氧化硅的性質(zhì)和用途,高純度的硅是常見的最重要的半導(dǎo)體材料，水泥、陶瓷、玻璃等是常見的重要的含硅無機非金屬材料。,沙子硅芯片計算機 沙子光導(dǎo)纖維計算機光通信,你能在沙子與計算機之間、沙子與計算機光通信之間建立起某種聯(lián)系嗎?,Si,價值5000元的芯片,光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈,用光導(dǎo)纖維做無開刀手術(shù),光學(xué)纖維胃鏡,二氧化硅的現(xiàn)代應(yīng)用,二氧化硅難溶于水，那么如何制得硅酸呢？,硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱為“硅膠”。,硅酸是一種弱酸，不溶于水，不能使 指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。,常用做干燥劑,2、硅酸 （H2SiO3）,想一想,(1)性質(zhì):,(2)制備:,【用途】：生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為 “硅膠”。常常用做干燥劑。,如何制取硅酸?,硅酸鈉溶液、酚酞、稀鹽酸、稀硫酸,實驗原理：,實驗探究,Na2SiO3,+ _,H2SiO3,實驗試劑：,硅酸的性質(zhì)和用途,制取原理：強酸制弱酸,滴入酚酞后溶液變紅，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，同時有白色膠狀沉淀產(chǎn)生,a.Na2SiO3溶液呈堿性。 b.可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸， c.先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠. d.靜置則形成硅酸沉淀。,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3（膠體）,SiO32- + 2H+ = H2SiO3 （膠體）,硅酸的性質(zhì)和用途,【方法步驟】：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸,閱讀課本P76 探究實驗4-1,硅膠泳帽,硅膠干燥劑,說明硅膠具有哪些性質(zhì)？,1.了解硅元素在自然界中的存在和含量，從硅元素的位置與結(jié)構(gòu)推知其親氧性存在的兩種化合物二氧化硅和硅酸。 2.二氧化硅的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 3.硅酸制取原理、性質(zhì)和硅膠的用途 4.硅酸的酸性比碳酸弱的實驗事實,2.教學(xué)重點、難點,教學(xué)重點,教學(xué)難點,二氧化硅的結(jié)構(gòu),二氧化硅的性質(zhì)和硅酸的制備,課堂練習(xí),1.地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物不具有的性質(zhì)是（ ） A.熔點很高 B.與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸 C.可與燒堿反應(yīng)生成鹽 D.堅硬,2.要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（ ） A.純堿溶液 B.鹽酸 C.硫酸 D.苛性鈉溶液,B,B,3、下列試劑能貯存在磨口玻璃塞的試劑瓶里的是（ ） A.HF溶液 B.KOH溶液 C.鹽酸 D.水玻璃,C,4.能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實驗事實是（ ） A.CO2溶于水形成碳酸，SiO2難溶于水 B.CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀 C.高溫下SiO2與碳酸鹽反應(yīng)生成CO2 D.氯化氫通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體，通入可溶性硅酸鹽溶液中生成硅酸沉淀,B,課堂練習(xí),6.下列物質(zhì)的變化，不能通過一步化學(xué)反應(yīng)完成的是（ ） A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3 C.Na2ONa2CO3 D.SiO2H2SiO3,5.能將Na2SiO3、CaCO3、SiO2三種白色粉末鑒別開來的試劑是（ ） A.NaOH溶液 B.水 C.氫氟酸 D.稀鹽酸,D,D,課堂練習(xí),作業(yè)：課本P80 1、2、7、9、10,第四章非金屬及其化合物,第二課時 硅酸鹽、硅單質(zhì),三、硅酸鹽和硅單質(zhì),第一節(jié) 無機非金屬材料的主角硅,本課學(xué)習(xí)內(nèi)容 1.硅酸鹽的定義、性質(zhì)和表示方法及工業(yè)產(chǎn)品 2.硅酸鈉的性質(zhì)和用途 3.硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)白色渾濁的原因。 4.硅單質(zhì)的性質(zhì)及廣泛應(yīng)用,硅酸鹽的豐富性和多樣性,人面魚紋盆,科學(xué)視野,普通玻璃: Na2OCaO6SiO2,陶瓷,日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具,具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽分子篩,生物陶瓷人造骨,硅酸鹽,1、定義：,硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱,2、性質(zhì)：,硅酸鹽種類很多，大多數(shù)難溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，K2SiO3,三、硅酸鹽 硅酸鹽的存在形式、性質(zhì)、工業(yè)制備和 用途,1、硅酸鹽組成的表示方法：,（1）化學(xué)式法：,適用于簡單的硅酸鹽 如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。,活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水。氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù)。 硅酸鈉：Na2SiO3 Na2OSiO2 硅酸鈣：CaSiO3 CaOSiO2 高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O 正長石：KAlSiO3 不能寫成K2OAl2O33SiO2 ,應(yīng)寫成 K2OAl2O36SiO2,（2）氧化物法,資料卡片,2、硅酸鹽在自然界的轉(zhuǎn)化,硅酸鹽礦石長期受到空氣中的二氧化碳和水的侵蝕后,逐漸風(fēng)化分解,生成的可溶物質(zhì)隨雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤膠體，因其表面巨大且一般帶負電，能吸附NH4+，K+等營養(yǎng)離子，從而具有保肥能力。,硅酸鹽是如何具有保肥能力的？,思考,3、硅酸鈉（Na2SiO3）,硅酸鈉是白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿，是一種無色粘稠的液體，是一種礦物膠，黏性很強，可以作黏膠劑和木材防火劑。,閱讀課本P65并 探究實驗4-2,水分蒸發(fā)后燃燒,水分蒸干后不燃燒,硅酸鈉能防火,水不能防火,（1）物理性質(zhì),1.硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？ 2.將用水玻璃浸過的、長期存放的鮮蛋敲碎，你會看到什么現(xiàn)象？,硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)白色渾濁。因為發(fā)生下列反應(yīng)：,Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3,能說明硅酸的酸性比二氧化碳酸性弱,觀察到鮮蛋沒有壞用作防腐劑,（2）硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì),硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性好。,與酸反應(yīng),Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3,與鹽反應(yīng),CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3 +2NaCl,（3）硅酸鈉的用途,可以作肥皂填料， 可以用做建筑、紙張的黏合劑和 木材、織物的防腐劑及防火劑,6.硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品,傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)三大產(chǎn)品有： 玻璃、陶瓷、水泥。,你認識這些常見的硅酸鹽產(chǎn)品嗎,應(yīng)用廣泛的硅酸鹽產(chǎn)品,1.硅酸鈉溶液俗稱水玻璃,呈堿性，下列物質(zhì)中,能用帶磨口玻璃塞的試劑瓶盛放的是( ) A.濃硫酸 B.水玻璃 C.氫氟酸 D 苛性堿,A,2.下列物質(zhì)中能跟SiO2發(fā)生反應(yīng)的是 ( ) A 鹽酸 B 硝酸 C 硫酸 D 燒堿溶液,D,練一練,四、硅單質(zhì),四、硅單質(zhì)（Si）,2.物理性質(zhì)：,3.化學(xué)性質(zhì),有金屬光澤的灰黑色固體，,1.存在形式,晶體硅,無定形硅,你能根據(jù)硅的原子結(jié)構(gòu)推測硅單質(zhì)可能具有的化學(xué)性質(zhì),晶體硅的結(jié)構(gòu)模型,熔點高，硬度大。,在高溫條件下，單質(zhì)硅能與O2和Cl2等非 金屬單質(zhì)反應(yīng)。,常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，只能跟F2、HF和NaOH溶液反應(yīng)。,Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2,Si2NaOHH2ONa2SiO32H2,SiO2 SiO2,3、化學(xué)性質(zhì),工業(yè)上，用焦炭在高溫下還原石英砂可制得粗硅，粗硅跟氯氣反應(yīng)經(jīng)提純得到 SiCl4后，再用氫氣還原制得純硅：,4.硅的工業(yè)制備,硅單質(zhì),SiO22CSi(粗)2CO,Si(粗)2Cl2SiCl4 ,SiCl42H2Si(純)4HCl,工業(yè)上，用焦炭在高溫下還原石英砂可制得粗硅（SiO22CSi(粗)2CO），粗硅能跟氯氣反應(yīng)經(jīng)提純得到 SiCl4后，再用氫氣還原制得純硅（Si(粗)2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si(純)4HCl)。根據(jù)以上反應(yīng)回答下列問題 （1）反應(yīng)中焦炭做（ ） A.還原劑 B.氧化劑 C.二者都不是 （2）反應(yīng) 屬于（ ），反應(yīng) 屬于（ ） A.化合反應(yīng) B.分解反應(yīng) C.氧化還原反應(yīng) D.非氧化還原反應(yīng) E.置換反應(yīng),練一練,A,AC,CE,5、用途：太陽能電池、計算機芯片以及半導(dǎo)體材料信息技術(shù)等材料和人造衛(wèi)星、登月車、火星探測器等動力設(shè)備新能源。,硅太陽能電池,硅芯片是各種計算機、微電子產(chǎn)品的核心,觀看下列圖片總結(jié)單質(zhì)硅的用途,【練習(xí)】 1.下列說法正確的是（ ） A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸鹽產(chǎn)品 B.水晶、瑪瑙、光纖、硅膠的主要成分都是SiO2 C.SiO2很穩(wěn)定，與所有的酸都不反應(yīng) D.將石棉（CaMg3Si4O12）化學(xué)式改寫成