無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅(課件)

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1、 我 們 生 存 的 地 球 、 她 堅(jiān) 硬 的 地 殼 是由 什 么 構(gòu) 成 的 ？ 硅 的 化 合 物 構(gòu) 成 了 地 殼 中 大 部 分的 巖 石 、 沙 子 和 土 壤 ,約 占 地 殼 質(zhì) 量的 90%以 上 。第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅 C、 Si 的 原 子 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 。+14+6C Sil 硅 原 子 既 不 易 失 去 又 不 易 得 到 電 子 ， 主 要 形 成四 價(jià) 的 化 合 物 。l 硅 是 一 種 親 氧 元 素 ， 在 自 然 界 中 它 總 是 與 氧 相互 化 合 的 。l 存 在 ： 沒(méi) 有 游 離 態(tài) ， 只 有 化 合 態(tài) 二 氧 化 硅

2、 、硅 酸 鹽 。 結(jié) 晶 形 （ 石 英 晶 體 ）無(wú) 定 形 硅 藻 土 水 晶瑪 瑙二 、 二 氧 化 硅 （ SiO2 ）1、 存 在 :硅 石 無(wú) 色 透 明彩 色 環(huán) 帶 或 層 狀 水 晶瑪 瑙SiO2是 自 然 界 中 沙 子 、 石 英 的 主 要 成 分 。 結(jié)晶 的 二 氧 化 硅 叫 石 英 ； 天 然 二 氧 化 硅 叫 硅 石 。 石 英 水 晶 紫 水 晶 薔 薇 石 英茶 水 晶 黃 水 晶 瑪 瑙 根 據(jù) SiO 2的 存 在 ， 分 析 SiO 2有 哪 些物 理 性 質(zhì) ？ 與 CO 2的 物 理 性 質(zhì) 有 何 區(qū) 別 ？（ 從 水 溶 性 、 硬 度

3、、 熔 點(diǎn) 考 慮 ）2、二氧化硅的物理性質(zhì) 物 質(zhì) SiO 2 CO 2狀 態(tài) （ 常 溫 ） 氣 體熔 點(diǎn) -56.6 沸 點(diǎn) -78.5 溶 解 性 1： 1硬 度 固 體16102230不 溶大物 理 性 質(zhì) :_硬 度 大 、 熔 點(diǎn) 高 、 難 溶 于 水 每 1個(gè) Si原 子 周 圍 結(jié) 合 4個(gè) O 原 子 ， Si在 中 心 ,O 在 四 個(gè) 頂 角 。 同 時(shí) 每 1個(gè) O 原 子 周 圍 結(jié) 合 2個(gè) Si原 子 相 結(jié) 合 。 硅 原 子 二 氧 化 硅 中 氧 原 子 與 硅 原 子 個(gè) 數(shù) 比 為 2： 1， 用 SiO2來(lái) 表 示二 氧 化 硅 的 組 成 ,表

4、示 O與 Si的 原 子 個(gè) 數(shù) 比 ,不 是 分 子 式 是 化 學(xué) 式 。SiO4四 面 體 結(jié) 構(gòu)立 體 網(wǎng) 狀 結(jié)構(gòu) 決 定 了SiO2具 有 優(yōu)良 的 物 理 和化 學(xué) 性 質(zhì)二 氧 化 硅 的 結(jié) 構(gòu) 純 凈 的 SiO2:是 制 造 光 導(dǎo) 纖 維 的 主 要 原 料石 英 ： 耐 高 溫 化 學(xué) 儀 器 （ 坩 堝 ） 、 石 英 表 、 石 英 鐘水 晶 ： 制 光 學(xué) 儀 器 、 高 級(jí) 工 藝 品瑪 瑙 ： 精 密 儀 器 軸 承 、 耐 磨 器 皿 和 裝 飾 品沙 子 ： 是 基 本 的 建 筑 材 料3、二氧化硅的用途 SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O4

5、、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)1、 具 有 酸 性 氧 化 物 的 通 性SiO2 CaO CaSiO3高 溫 思 考 ：為 什 么 實(shí) 驗(yàn) 室 中 盛 放 堿 液 的 試 劑 瓶用 橡 皮 塞 而 不 用 玻 璃 塞 ?因 為 堿 液 會(huì) 跟 玻 璃 塞 中 的 SiO2反 應(yīng) ，生 成 的 硅 酸 鹽 會(huì) 把 試 劑 瓶 和 玻 璃 塞粘 連 在 一 起 。SiO2 2OH = SiO32 H2O4、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì) 學(xué) 中 用1、 加 熱 熔 融 燒 堿 時(shí) 應(yīng) 使 用 下 列 哪 種 坩 堝（ ）A.石 英 坩 堝 B.普 通 玻 璃 坩 堝 C.鐵 坩 堝 D.氧 化 鋁 坩 堝C解 釋 ：

6、 石 英 坩 堝 、 玻 璃 坩 堝 中 均 含 有 SiO2， 在 加熱 的 情 況 下 會(huì) 與 NaOH發(fā) 生 反 應(yīng) ： SiO2 2NaOH Na 2SiO3 H2O， 因 此 應(yīng) 當(dāng) 選 用 鐵 坩 堝 。 4、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)2、 SiO2的 特 殊 性 ：SiO2+4HF SiF4+2H2O 用 途 ： 刻 蝕 玻 璃 （ 制 作 玻 璃 工 藝 品 ） 用 氫 氟 酸 “ 刻 ” 出 的 玻 璃 工 藝 品 2、 實(shí) 驗(yàn) 室 能 否 用 玻 璃 瓶 盛 裝 氫 氟 酸 （ HF） ？為 什 么 ？ 實(shí) 驗(yàn) 室 用 塑 料 瓶 來(lái) 盛 裝 HF。 三 、 硅 酸 (H2SiO3

7、 ) 硅 酸 是 一 種 白 色 粉 末 狀 的 固 體 ， 它不 溶 于 水 ； 是 一 種 弱 酸 ， 酸 性 比 碳酸 還 弱 ， 不 能 使 指 示 劑 變 色 。 三 、 硅 酸 (H2SiO3 )由 于 SiO2不 溶 于 水 ， 也 不 與 水 發(fā) 生 反 應(yīng) ，所 以 硅 酸 是 通 過(guò) 可 溶 性 硅 酸 鹽 與 其 它 酸 反 應(yīng) 制 得 的 在 試 管 中 加 入 35mL飽 和 Na2SiO3溶 液 ， 滴入 12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

8、 。 靜 置 。 仔 細(xì) 觀 察 變 化 過(guò) 程 及 其 現(xiàn) 象 。實(shí) 驗(yàn) 4-1現(xiàn) 象結(jié) 論化 學(xué) 方 程 式 Na 2SiO3+2HCl H2SiO3(膠 體 )+2NaClNa2SiO3呈 堿 性 ； 硅 酸 難 溶 于 水 滴 入 酚 酞 溶 液 呈 紅 色滴 入 鹽 酸 有 白 色 凝 膠 產(chǎn) 生 生 成 的 硅 酸 逐 漸 聚 合 形 成 硅 酸 溶 膠 （ 能 流 動(dòng) ） ，當(dāng) 硅 酸 的 濃 度 較 大 時(shí) ， 就 會(huì) 形 成 硅 酸 凝 膠 （ 不 能 流動(dòng) ） ， 硅 酸 凝 膠 經(jīng) 過(guò) 干 燥 脫 水 就 形 成 硅 膠 。 (硅 膠 的基 本 成 份 是 二 氧 化 硅

9、 )硅 膠 的 用 途 ：干 燥 劑 （ 吸 水 ） ，吸 附 劑 （ 多 孔 ） ，催 化 劑 的 載 體 。 硅 酸 是 一 種 酸 性 比 碳 酸 弱 的 酸 ， 那 么 我 們 如 何設(shè) 計(jì) 一 實(shí) 驗(yàn) 來(lái) 證 明 呢 ？實(shí) 驗(yàn) 探 究實(shí) 驗(yàn) ： 將 CO2通 入 Na2SiO3溶 液 中現(xiàn) 象 ： 透 明 的 硅 酸 凝 膠 生 成方 程 式 ： Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 + Na2CO3 結(jié) 論 ： 硅 酸 是 一 種 很 弱 的 酸 ， 酸 性 比 碳 酸 還 弱 不 穩(wěn) 定 （ 比 H 2CO 3穩(wěn) 定 ） ， 受 熱 易 分 解 H 2SiO 3 = H

10、2O + SiO 2 弱 酸 性 （ 酸 性 比 碳 酸 弱 ）1、 硅 酸 的 性 質(zhì) H2SiO3+2NaOH=2H2O +Na2SiO3 第 二 課 時(shí) 、 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(chēng) 2、 物 理 性 質(zhì) ：硅 酸 鹽 種 類(lèi) 很 多 ， 大 多 數(shù) 難 溶 于 水 ， 最 常 見(jiàn) 的可 溶 性 硅 酸 鹽 是 Na2SiO3， K2SiO33、 表 示 方 法 ：（ 1） 化 學(xué) 式 法 ： 適 用 于 簡(jiǎn) 單 的 硅 酸 鹽 如 ： Na 2SiO3， K2SiO3、 CaSiO3等 。 活 潑

11、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 ： 原 子 個(gè) 數(shù) 比 不 變硅 酸 鈉 ： Na2SiO3 Na2OSiO2 硅 酸 鈣 ： CaSiO3 CaOSiO2高 嶺 石 ： Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O 正 長(zhǎng) 石 ： KAlSi3O8不 能 寫(xiě) 成 K2O Al2O33SiO2，應(yīng) 寫(xiě) 成 K 2OAl2O36SiO2 （ 2） 氧 化 物 法 ： 4、 硅 酸 鈉 （ Na2SiO3） 硅 酸 鈉 是 白 色 固 體 ， 易 溶 于 水 ， 其 水 溶 液 俗稱(chēng) 水 玻 璃 ，

12、又 稱(chēng) 泡 花 堿 ， 是 一 種 無(wú) 色 粘 稠 的 液 體 ，黏 性 很 強(qiáng) ， 可 以 作 黏 膠 劑 和 木 材 防 火 劑 。閱 讀 課 本 P65并探 究 實(shí) 驗(yàn) 4-2放 入 蒸 餾 水 放 入 硅 酸 鈉 飽 和 溶 液 現(xiàn) 象 結(jié) 論 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） 、 硅 酸 鈉 的 物 理 性 質(zhì) 硅 酸 鈉 水 溶 液 久 置 在 空 氣 中 會(huì) 出 現(xiàn) 什么 現(xiàn) 象 ？ 為 什 么 ？硅 酸 鈉 水 溶 液 久 置 在 空 氣 中 會(huì) 出 現(xiàn) 白 色 渾 濁 。因 為 發(fā) 生 下 列 反 應(yīng)

13、：（ 2） 、 硅 酸 鈉 化 學(xué) 性 質(zhì) 硅 酸 鈉 的 化 學(xué) 性 質(zhì) 相 對(duì) 穩(wěn) 定 ， 不 能 燃 燒 ， 不 易 被 腐 蝕 ， 熱 穩(wěn) 定 性 好 。Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 （ 3） 、 用 途可 以 作 肥 皂 填 料 ， 還 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 與 鹽 反 應(yīng) 與 酸 反 應(yīng)Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl 你 能 指 出 常 見(jiàn) 的 硅 酸 鹽 產(chǎn) 品 有 哪 些 嗎 陶 瓷

14、日 用 器 皿 、 建 筑 飾 材 、 衛(wèi) 生 潔 具成 分 ： 復(fù) 雜 ， 主 要 是 硅 酸 鹽制 造 原 料 ： 黏 土 、 石 英 砂 玻 璃1、 主 要 原 料 ： 純 堿 、 石 灰 石 和 石 英 。3、 反 應(yīng) 原 理 ： 復(fù) 雜 的 物 理 、 化 學(xué) 變 化2、 生 產(chǎn) 過(guò) 程 ： （ 玻 璃 熔 爐 ）Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高 溫高 溫4、 玻 璃 的 主 要 成 分 ： Na 2SiO3 、 CaSiO3 、 SiO2 水 泥 廣 泛 使 用 的 建 筑 材 料制 造 原 料 ： 黏 土 、 石 灰 石

15、 、 石 膏 具 有 特 殊 功 能 的 含 硅 物 質(zhì)碳 化 硅 （ 金 剛 砂 ） ： 硬 度 很 大 ，可 做 砂 紙 、 砂 輪 的 磨 料 硅 鋼 導(dǎo) 磁 性 良 好 ， 用 作 變 壓 器 鐵 芯 硅 橡 膠 目 前 最 好 的 既 耐 高 溫 有 耐 低 溫 的橡 膠 ， 可 制 作 火 箭 、 飛 機(jī) 的 零 件 和 絕 緣 材 料 三 、 硅 單 質(zhì)硅 有 晶 體 硅 和 無(wú) 定 形 硅 兩 種 。晶 體 硅 是 灰 黑 色 、 有 金 屬 光 澤 、 硬 而 脆 的 固 體 。熔 沸 點(diǎn) 很 高 、 硬 度 很 大 （ 結(jié) 構(gòu) 類(lèi) 似 金 剛 石 ） 、是 良 好 的 半

16、導(dǎo) 體 。導(dǎo) 電 性 介 于 導(dǎo) 體 和 絕 緣 體 之 間 。1、 主 要 物 理 性 質(zhì) ： 2、 化 學(xué) 性 質(zhì) ： 常 溫 下 硅 單 質(zhì) 的 化 學(xué) 性 質(zhì) 不 活 潑（ 1） 常 溫 下 只 和 F2 、 HF、 強(qiáng) 堿 反 應(yīng)Si + 2F2 = SiF4Si + 4 HF = SiF4 + 2H2 Si + 2NaOH + H2O =Na2SiO3 + 2H2（ 2） 加 熱 時(shí) 能 和 O2反 應(yīng)Si + O 2=SiO23、 用 途 ： 半 導(dǎo) 體 材 料 、 制 合 金 、 制 太 陽(yáng) 能 電 池 等 1、 制 粗 硅SiO2+2C=Si+2CO2、 粗 硅 提 純Si+

17、2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si+4HCl 隨 堂 練 習(xí) ：1、 熔 融 燒 堿 應(yīng) 選 用 的 器 皿 是 ( ) A.石 英 坩 堝 B.生 鐵 坩 堝 C.普 通 玻 璃 坩 堝 D.陶 瓷 坩 堝2、 下 列 說(shuō) 法 正 確 的 是 ( )A. 硅 的 化 學(xué) 性 質(zhì) 不 活 潑 ， 在 自 然 界 中 可 以 以 游 離 態(tài) 存 在B. 二 氧 化 碳 通 入 水 玻 璃 可 以 得 到 原 硅 酸C. 二 氧 化 硅 溶 于 水 顯 酸 性D. 二 氧 化 硅 是 酸 性 氧 化 物 ， 它 不 溶 于 任 何 酸 BB 3 要 除 去 SiO2中 混 有 的 少 量

18、 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 4 下 列 反 應(yīng) 能 說(shuō) 明 二 氧 化 硅 是 酸 性 氧 化 物 的 是 （ ）A SiO2 +2C=Si+2COB SiO2 +2NaOH=Na2SiO3+H2OC SiO2 +4HF=Si F4+2H2OD SiO2 +CaCO3=CaSiO3+CO25 下 列 物 質(zhì) 中 ， 不 能 用 玻 璃 瓶 來(lái) 盛 裝 的 是 （ ）A 燒 堿 溶 液 B 濃 硫 酸 C 氫 氟 酸 D 碳 酸 鈉 溶 液 B B C 6 制 造 光 導(dǎo) 纖 維 的 主 要 原 料 是

19、（ ）A 晶 體 硅 B 二 氧 化 硅 C 石 墨 D 硅 酸 鈉7 下 列 敘 述 正 確 的 是 （ ）A 自 然 界 存 在 大 量 單 質(zhì) 硅B SiO2 與 任 何 酸 都 不 起 反 應(yīng) C 光 導(dǎo) 纖 維 被 廣 泛 應(yīng) 用 于 能 量 傳 輸 和 信 息 傳 輸D SiO2 的 化 學(xué) 性 質(zhì) 活 潑 ， 能 與 很 多 物 質(zhì) 發(fā) 生 化 學(xué) 反 應(yīng) BC 8 將 過(guò) 量 的 CO2分 別 通 入 CaCl2溶 液 ； Na2SiO3溶 液 ； Ca(OH)2溶 液 ； 飽 和Na2CO3溶 液 。 最 終 溶 液 中 有 白 色 沉 淀 析 出 的 是（ ）A B C D B