1、,第四章 第一节 无机非金属材料的主角-硅 （第一、二课时）,第一课时,（一）、硅元素在自然界中的存在和含量（二）、硅元素的位置与结构一、二氧化硅和硅酸1.二氧化硅的结构和性质2.硅酸制取原理和性质和硅胶的用途3.探究硅酸的酸性比碳酸弱的实验事实,学习目标：,硅元素(silicon)在地壳中的含量,氧48.6%,硅26.3%,铝7.73%,铁4.75%,钙3.45%,钠2.74%,钾2.47%,镁2.00%,氢0.16%,其他1.20%,硅26.3%,通过下列图片你能总结归纳出硅元素在自然界中的存在吗？,观察与思考,1.自然界硅元素主要存在于:,2.地壳中的含量:,3.自然界硅存在的形态 :,
2、(一)硅元素在自然界中存在和含量,思考：,碳和硅在自然界中存在形式有 所不同的原因是什么？,岩石、沙子和土壤,排在第二位,氧的后面.,硅无游离态单质状态只有化合态：常常有硅的氧化物和硅酸盐,你能画出碳和硅原子结构示意图，并归纳出硅与碳的结构相同的地方吗？你能推测它们有何性质？,回忆总结,(二) 硅的位置与结构,碳和硅最外层有四个电子，既不易失去电子，也不易得到电子。所以硅和碳的化学性质不活泼,主要形成四价化合物。碳和硅都是亲氧元素但是硅的亲氧能力更强，因此碳和硅在自然界中存在形式有所不同。,C,Si,一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅（ SiO2）,(一)二氧化硅存在形态,结晶形（石英晶体）无定
3、形硅藻土,石英晶体是结晶的二氧化硅，石英中无色透明的晶体就是通常所说的水晶。,水晶,晶体二氧化硅,石英具有彩色环状或层状的称为玛瑙。,玛 瑙,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原子周围结合2个Si原子相结合。,硅原子,SiO2四面体 空间网状结构,二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1,用SiO2来表示 二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式,科学视野,（二）二氧化硅的结构,根据上述二氧化硅的结构及学过的二氧化碳的性质你能否判断其有何物理和化学性质及用途呢？,猜一猜,主要用作装饰、石英坩埚、光纤,现代通信用光缆,光学纤维胃镜,用
4、光导纤维做 无开刀手术,光导纤维手术头灯,CO2+H2O=H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,CO2+CaO=CaCO3,不反应,SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,SiO2CaO=CaSiO3,固 态,熔点低,气 态,熔点高、硬度大,SiO2 4HF =SiF4 2H2O,人工降雨，灭火等,装饰、石英坩埚、光纤,（三）、二氧化硅的物理和化学性质和用途,1、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： SiO2是玻璃成分之一),NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成 Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法
5、打开。因此盛装 NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,想一想,图 4-6 实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶,动动脑筋,2、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,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。 SiO2 4HF =SiF4 2H2O,此反应常用于雕刻玻璃,想一想：怎样设计实验制取H2SiO3呢？,2、硅酸 （H2SiO3）,温馨提示：,CO2H2OH2CO3 ，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3。,(1)性质:,硅酸是一种( ) 固体，溶解度( )，而且是一种弱酸,酸性比H2CO3 ( ) 。,(2)
6、制备:,白色,很小,还弱,制取原理：强酸制弱酸,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，,阅读课本P65并 探究实验4-1,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,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。,（3）用途,SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,
7、想一想,用什么实验事实能够证明硅酸的酸性比碳酸弱？,向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体，出现白色浑浊，即用H2CO3可制得H2SiO3 ，可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。（强酸制弱酸）,知识重点总结: 1.介绍了硅元素在自然界中的存在和含量。 2.二氧化硅的主要性质：SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2OSiO2CaO=CaSiO3SiO2 4HF=SiF4 2H2O 3.硅酸制取原理:Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 4.硅酸的酸性比碳酸弱的实验事实 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,课堂练习,1.
8、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是（ ）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.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,3、下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是（ ） A.HF溶液 B.KOH溶液 C.盐酸 D.水玻璃,B,B,C,4.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（ ） A.CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水 B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出 C.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2 D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液
9、中生成硅酸沉淀,5.能将Na2SiO3、CaCO3、SiO2三种白色粉末鉴别开来的试剂是（ ） A.NaOH溶液 B.水 C.氢氟酸 D.稀盐酸,B,D,D,6.下列物质中能跟SiO2发生反应的是( )A 盐酸 B 硝酸 C 硫酸 D 烧碱溶液,第二课时,二、硅酸盐1.硅酸盐的定义、性质和表示方法及工业产品2.硅酸钠的性质和用途3.硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊的原因。三、硅单质硅单质的存在形式、性质、工业制备和用途,二、硅酸盐,1、定义：,硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称,2、性质：,硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的 可溶性硅酸盐是Na2SiO3，K2SiO3,3
10、、表示方法：,（1）化学式法：,适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3，K2SiO3、 CaSiO3等。,活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。 硅酸钠：Na2SiO3 Na2OSiO2 硅酸钙：CaSiO3 CaOSiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O 正长石：KAlSi3O8不能写成 K2O Al2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2,（2）氧化物法：,资料卡片,4、硅酸盐在自然界的转化,硅酸盐矿石长期受到空气中的二氧化碳和水的侵蚀后,逐渐风化分解,生成的可溶物
11、质随雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤胶体，因其表面巨大且一般带负电，能吸收NH4+，K等营养离子，从而具有保肥能力。,硅酸盐是如何具有保肥能力的？,思考,5、硅酸钠（Na2SiO3）,硅酸钠是白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，是一种矿物胶，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。,水分蒸发后燃烧,水分蒸干后不燃烧,硅酸钠能防火,水不能防火,（1）、硅酸钠的物理性质,问一问,硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？,硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。因为发生下列反应：,（2）、硅酸钠化学性质,硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧，不易被腐
12、蚀，热稳定性好。,Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3,（3）、用途,可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的黏合剂和木材、织物的防腐剂及防火剂,与盐反应,与酸反应,Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3,CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl,看一看,你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗,5、硅酸盐工业产品,传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥。,练习1.下列说法正确的是（ ） A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品 B.水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2 C.SiO2很稳定，与所有的酸都不反应 D.将石棉（CaMg3Si4O12）化学
13、式改写成氧化物的形式：3(MgOCaO)4SiO2,A,科学视野,新型陶瓷,人造关节,高压钠灯,高温结构陶瓷 1.氧化铝陶瓷,陶瓷机械零件,三、硅单质（Si）,2、物理性质：,3、化学性质,有金属光泽的灰黑色固体，熔点 高，硬度大。,1、存在形式,晶体硅,无定形硅,你能根据硅的原子结构推测硅单质可能具有的化学性质,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。,Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2,Si2NaOHH2ONa2SiO32H2,SiO2 SiO2,工业上，用焦炭在高温下还原石英砂可制得粗硅 SiO22CS
14、i(粗)2CO ，又能跟氯气反应经提纯得到 SiCl4后再用氢气还原制得纯硅：Si(粗)2Cl2SiCl4 ，SiCl42H2Si(纯)4HCl。根据以上反应回答下列问题： （1）反应中焦炭做（ ） A.还原剂 B.氧化剂 C.二者都不是 （2）反应 属于（ ），反应 属于（ ） A.化合反应 B.分解反应 C.氧化还原反应 D.非氧化还原反应 E.置换反应,4、硅的工业制备,做一做,A,A,E,观看下列图片总结单质硅的用途,5、用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料信息技术等材料和人造卫星、登月车、火星探测器等动力设备新能源。,硅太阳能电池,硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心,小结: 1.介绍了硅酸盐的定义、性质和表示方法及工业产品.2.硅酸钠的性质和用途3.硅单质的存在形式、性质、工业制备和用途4.硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊的原因。作业:课本P79 3、4,
