第四章非金屬及其化合物第1節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅第1課時(shí)你見(jiàn)過(guò)“硅”嗎？硅的存在2023/1/141、地殼中各元素的含量：硅居第二位（26.3%）。2、自然界中，無(wú)游離態(tài)硅，硅以化合態(tài)形式存在。幾乎全是SiO2和硅酸鹽，存在于各種礦物和巖石中。●硅的基本概況3、硅的氧化物和硅酸鹽構(gòu)成地殼的主要部分。對(duì)比分析碳和硅的原子結(jié)構(gòu)碳原子結(jié)構(gòu)示意圖硅原子結(jié)構(gòu)示意圖

硅和碳一樣，其原子既不易失電子也不易得電子，化學(xué)性質(zhì)不活潑，硅主要形成四價(jià)的化合物。其中二氧化硅是硅最重要的化合物。石英水晶沙子瑪瑙天然二氧化硅--硅石——二氧化硅的存在●二氧化硅

你見(jiàn)過(guò)SiO2嗎？請(qǐng)根據(jù)你的了解，說(shuō)說(shuō)它們的用途。合作與交流活動(dòng)一

請(qǐng)你根據(jù)SiO2的存在形式和用途總結(jié)其物理性質(zhì)。

熔點(diǎn)高、硬度大、難溶于水瑪瑙手鐲化學(xué)儀器石英坩堝石英鐘表（2）二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)CO2的晶體結(jié)構(gòu)SiO2的晶體結(jié)構(gòu)SiO2晶體是由Si和O按1:2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。因此，通常用SiO2來(lái)表示二氧化硅的組成。SiO2不是分子式，而是化學(xué)式（晶體中原子個(gè)數(shù)最簡(jiǎn)單的整數(shù)比）。180o109o28′SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖空間結(jié)構(gòu)：立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單元：正四面體SiO2是化學(xué)式不是分子式。熔沸點(diǎn)高化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定★SiO2與CO2的物理性質(zhì)比較類比學(xué)習(xí)活動(dòng)二

從物質(zhì)的分類角度來(lái)看，CO2和SiO2屬于哪類物質(zhì)？

回憶CO2的化學(xué)性質(zhì)，嘗試推測(cè)SiO2的化學(xué)性質(zhì)。二氧化碳具有哪些化學(xué)性質(zhì)呢?溫故知新①酸性氧化物

與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽

SiO2+CaO==

CaSiO3

高溫

實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？

因?yàn)閴A液會(huì)跟玻璃塞中的SiO2反應(yīng)，生成的硅酸鈉會(huì)把試劑瓶和玻璃塞粘連在一起。

硅酸鈉，水溶液俗名“水玻璃”，具有黏性，可用作粘合劑，也可用來(lái)制備硅膠和木材防火劑等。與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+CaO==

CaCO3

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+H2O=H2CO3CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3CO2+C==

2CO△類比學(xué)習(xí)：化學(xué)性質(zhì)②與C的反應(yīng)

SiO2+2C==

Si+2CO↑

高溫③與某些鹽的反應(yīng)

SiO2+Na2CO3==

Na2SiO3+CO2↑

高溫SiO2+CaCO3==

CaSiO3+CO2↑

高溫反應(yīng)原理：高沸點(diǎn)物質(zhì)制低沸點(diǎn)物質(zhì)。④SiO2不溶于水，不能與水反應(yīng)生成硅酸。HF是唯一可以與SiO2

發(fā)生反應(yīng)的酸，此反應(yīng)用來(lái)雕刻玻璃。SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O⑤與HF的反應(yīng)（SiO2的特性）思考.討論（1）雕花玻璃上的“花”是怎樣繪上去的？請(qǐng)用化學(xué)方程式進(jìn)行說(shuō)明。（2）實(shí)驗(yàn)室如何保存氫氟酸？SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O雕刻精美的玻璃二氧化硅的用途——光導(dǎo)纖維硅酸的制備及性質(zhì)探究活動(dòng)三

硅酸(H2SiO3)能通過(guò)SiO2與水反應(yīng)制得嗎？為什么？

能否通過(guò)可溶性硅酸鹽(如Na2SiO3)與酸反應(yīng)制得？請(qǐng)你以SiO2為起始原料，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案制備硅酸。(其它試劑自選)Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaClSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

在試管中加入3~5mLNa2SiO3溶液(飽和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的體積比用水稀釋)，滴入1-2滴酚酞溶液，再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時(shí)停止。靜置。仔細(xì)觀察變化過(guò)程及其現(xiàn)象。現(xiàn)象結(jié)論方程式滴入酚酞溶液呈紅色，滴入鹽酸有透明的、膠凍狀的硅酸凝膠產(chǎn)生Na2SiO3呈堿性，硅酸難溶于水Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl活動(dòng)三硅酸的制備及性質(zhì)探究

H2SiO3是很弱的酸（酸性比碳酸還弱）,不能使指示劑變色。（2）把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，會(huì)有什么現(xiàn)象？滴入硫酸有硅酸凝膠產(chǎn)生硅酸難溶于水，是一種弱酸Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4思考Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3

↓+Na2CO3規(guī)律：較強(qiáng)酸制取較弱酸較強(qiáng)酸+較弱酸鹽=較弱酸+較強(qiáng)酸鹽能力提升

利用中學(xué)常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，證明酸性：鹽酸>碳酸>硅酸。（儀器藥品自選）供選擇藥品：稀鹽酸、濃硫酸、蒸餾水、SiO2、大理石、Na2SiO3溶液、Na2CO3溶液、飽和NaHCO3溶液供選擇儀器：ABCDE√√√√√√√酸性：HCl>H2CO3>H2SiO3《優(yōu)化方案》P65鹽酸飽和NaHCO3溶液吸收HCl氣體HClH2CO3H2SiO3Na2SiO3溶液硅酸的性質(zhì)：①白色膠狀，難溶②弱酸性（酸性比H2CO3弱，不能是指示劑變色）③不穩(wěn)定性H2SiO3===SiO2+H2O④脫水形成硅膠（用作干燥劑）知識(shí)反饋Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3?DD放入蒸餾水現(xiàn)象結(jié)論木條燃燒放入Na2SiO3溶液木條不易燃燒水份蒸發(fā)后，失去防火作用防火效果好硅酸鈉（Na2SiO3）二、硅酸鹽Na2SiO3水溶液俗稱為水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火劑等。

取兩個(gè)小木條或?yàn)V紙條，分別放入蒸餾水和Na2SO3飽和溶液中，使之充分吸濕、浸透，取出稍瀝干(不再滴液)后，同時(shí)分別放置在酒精燈外焰處。觀察現(xiàn)象。如何用氧化物的形式表示下列硅酸鹽？硅酸鈉：Na2SiO3

石棉：CaMg3Si4O12長(zhǎng)石：KAlSi3O8普通玻璃：CaNa2Si6O14黏土：Al2(Si2O5)(OH)4

Na2O·SiO2

CaO·3MgO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2CaO·Na2O·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O要領(lǐng)：兩邊原子個(gè)數(shù)守恒順序：金屬氧化物.二氧化硅·水(金屬按活動(dòng)順序表)二、硅酸鹽資料卡片硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃t金剛砂、硅鋼、硅橡膠、分子篩等P78硅橡膠含硅材料黏土、石灰石純堿、石灰石、石英黏土硅酸二鈣:2CaO·SiO2硅酸三鈣:3CaO·SiO2鋁酸三鈣:3CaO·Al2O3SiO2、CaSiO3、Na2SiO3硅酸鹽高溫復(fù)雜的物理變化、化學(xué)變化水硬性建筑材料無(wú)固定熔點(diǎn)光學(xué)儀器、通訊器材餐具、工藝品抗氧化、耐酸耐堿、耐高溫、絕緣復(fù)雜的物理變化、化學(xué)變化Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑高溫CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑碳化硅（金剛砂）硅鋼（變壓器鐵芯）具有特殊功能的含硅物質(zhì)具有特殊功能的含硅物質(zhì)分子篩硅橡膠氧化鋁的用途氮化鋁的用途新型無(wú)機(jī)非金屬材料：透明氧化鋁陶瓷高壓鈉燈人造骨頭原始陶瓷大約一萬(wàn)年前出現(xiàn)在中國(guó)?！疤铡弊鳛闅v史上第一種人造材料成為人類擺脫蒙昧的標(biāo)志。享有盛譽(yù)的中國(guó)古代陶瓷陶缸（新時(shí)器時(shí)代）三彩馬鈞瓷（宋）青花瓷蓋罐（明）1）單質(zhì)硅分為晶體硅和無(wú)定形硅；2）晶體硅是灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體；3）晶體硅熔沸點(diǎn)高、硬度大；4）晶體硅是良好的半導(dǎo)體。晶體硅單晶硅單質(zhì)硅三、硅單質(zhì)1、硅的物理性質(zhì)Si109o28'晶體硅的結(jié)構(gòu)

晶體硅的晶體是正四面體結(jié)構(gòu)，由于硅原子半徑比碳原子半徑大，故其熔沸點(diǎn)要比金剛石低，硬度要比金剛石小。預(yù)測(cè)硅的化學(xué)性質(zhì)Si與

C、S、P等都是非金屬單質(zhì)，應(yīng)該具有某些類似性質(zhì)。（分類法）硅在一定條件下也可和氧氣反應(yīng)預(yù)測(cè)二、C、S、P等在一定條件下可以和O2反應(yīng)

S+O2===SO2點(diǎn)燃點(diǎn)燃C+O2===CO2知識(shí)提示：硅原子的最外層有4個(gè)電子，常見(jiàn)的化合價(jià)為：0、+4一、常溫下C、S、等的性質(zhì)比較穩(wěn)定預(yù)測(cè)常溫下硅的性質(zhì)也比較穩(wěn)定（3）與氟氣反應(yīng)：（4）與氫氟酸反應(yīng)：（5）與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：（2）與氯氣反應(yīng)：（1）與氧氣反應(yīng)：Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2Si+2Cl2==SiCl4Si+O2==SiO2注：常溫下Cl2、O2、H2SO4、HNO3等都不與硅起反應(yīng)。三、硅單質(zhì)2、硅的化學(xué)性質(zhì)高純硅：半導(dǎo)體材料。集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體材料，還可以制成太陽(yáng)能電池。變壓器鐵芯（含硅4%的鋼有導(dǎo)磁性）耐酸設(shè)備（含硅15%左右的鋼有耐酸性）制合金：集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體材料三、硅單質(zhì)3、硅的用途SiO2

粗硅SiCl4Si+C

+Cl2

精餾+H2高溫高溫高溫SiO2+2C==