1、第四章非金属及其化合物,肥西三中 张兴苗,第一节 无机非金属材料的主角-硅,第一课时,二氧化硅和硅酸,硅元素(silicon)在地壳中的含量,硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤约占地壳质量的90%以上。在无机非金属材料中，硅一直扮演中主要角色。,硅元素在自然界中的存在,硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物.,思考：请画出碳和硅的原子结构示意图，并分析他们的原子结构有什么特点。,思考:硅的化学性质不活泼,那么硅在自然界中是否有游离态的存在呢?,硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的(与碳不同),存在形式：,氧化物和硅酸盐,硅元素在自然界中
2、的存在,地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的_%,存在形态有_和_两大类，统称_。,一、二氧化硅和硅酸,12,结晶形,无定形,硅石,1、二氧化硅(SiO2),（1）SiO2的存在形态,硅石,结晶形（石英）,无定形(硅藻土),无色透明,彩色环带或层状,水晶,玛瑙,思考: 阅读75页，画出硅石分类的树状分类图。,自然界 中的 SiO2(硅石),一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅(SiO2),一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅(SiO2),水晶,玛瑙,每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角 ，同时每1个O原子周围与2个Si原子相结合。,二氧化硅中硅原子与氧原子个数比为1：2,用Si
3、O2来 表示二氧化硅的组成,表示Si 与O的原子个数比。,、科学视野,（2）SiO2的结构,注意：SiO2不是分子式是化学式。构成SiO2晶体的微粒是Si原子和O原子。,1、二氧化硅(SiO2),一、二氧化硅和硅酸,一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅(SiO2),根据SiO2的存在和应用，请你分析下列问题：（1） SiO2具有哪些物理性质？（2） SiO2化学稳定性如何？（3） SiO2的这些性质是由什么决定的？,思考与交流,熔点高，硬度大，不溶于水的固体，纯净的SiO2晶体无色透明的。,一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅(SiO2),（3）物理性质,一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅,二氧化硅,光
4、导纤维,硅酸硅胶,硅的存在,课堂练习,SiO2是酸性氧化物,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,硅酸钠（粘性）,（3）SiO2化学性质,*不与水反应,(稳定，很不活泼),一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅(SiO2),【思考与讨论】 盛放NaOH溶液为什么不能用玻璃瓶塞，但可以用玻璃瓶呢？,因为玻璃瓶表面光滑，分子排列致密，氢氧化钠的腐蚀能力还不能够将玻璃瓶腐蚀。玻璃塞是磨砂的，容易被氢氧化钠腐蚀所以只能用橡胶塞。 否则玻璃塞可能与瓶子粘在一起。, SiO2特性,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,雕刻玻璃,注意：二氧化硅化学性质稳定，与HCl、 H2S04、 HN03 等其他酸不反
5、应。,（4）SiO2化学性质,一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅(SiO2),(稳定，很不活泼),1.实验室能否用玻璃瓶盛装氢氟酸？,2.某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,推断SiO2为两性氧化物，是否正确?,想一想,CO2与SiO2的物理性质比较,(1)无色晶体(2)熔、沸点高(3)硬度大(4)不溶于水,（1）无色无味气体（2）熔沸点低，（3）硬度小（4）能溶于水,SiO2与CO2化学性质的比较,CO2+H2O=H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+ CaO =CaCO3,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,SiO2+ CaO = CaSiO3
6、,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,思考：、i原子结构相似，形成的氧化物CO2、SiO2性质却有很大的差别，为什么呢？,CO2、SiO2空间结构不同,（4）SiO2的用途,一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅(SiO2),光学纤维胃镜,用光导纤维做手术，不用开刀,二氧化硅的用途,建筑材料,石英坩埚,光导纤维,石英手表,光学仪器,制作首饰和工艺品,SiO2,精密仪器轴承,硅胶干燥剂是一种高微孔结构的高活性吸附剂，通常用硅酸凝胶(H2SiO3)经老化脱水等一系列后处理过程而制得。化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不和任何物质发生反应。具强烈的吸湿性能。广泛用于仪器仪表、
7、设备机械、皮革箱包、食品药品等的干燥剂。,一、二氧化硅和硅酸,2、硅酸,二氧化硅,光导纤维,硅酸硅胶,硅的存在,课堂练习,温馨提示,一、二氧化硅和硅酸,2、硅酸,硅酸硅胶,实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸。,滴入酚酞溶液呈红色, Na2SiO3溶液呈碱性,Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl,滴入盐酸，红色逐渐褪去，有透明的凝胶产生,可溶性硅酸盐和强酸反应可以制硅酸（弱酸）,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,硅酸的化学性质:（1）不稳定性： H2SiO3 = SiO2 + H2O,（2）弱酸性：H2SiO3 +2NaOH=Na2SiO3 +H2O,一、二氧化硅和硅酸,2、硅酸,二氧化硅,光导纤维,硅酸硅胶,硅的存在,课堂练习,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。,Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 +Na2CO3,用途,脱水形成硅胶,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,欢迎各位老师莅临指导,
