無(wú)機(jī)非金屬材料的主角---硅

1、2021/8/21無(wú)機(jī)非金屬材料的主角無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅硅第四章第四章 非金屬及其化合物非金屬及其化合物 2021/8/22 地殼中含量最多的前兩種元素是地殼中含量最多的前兩種元素是和和，它們構(gòu)成了地殼的基本骨架。硅在地，它們構(gòu)成了地殼的基本骨架。硅在地殼中的含量為殼中的含量為。硅的。硅的及及構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤，約占地殼質(zhì)量的壤，約占地殼質(zhì)量的以上。以上。 【獲取新知】【獲取新知】 硅是一種親硅是一種親 元素，主要以熔點(diǎn)很高元素，主要以熔點(diǎn)很高的的 的形式存在。而碳在地殼中的形式存在。而碳在地殼中主要形成主要形成 等礦物。等礦物。硅硅氧氧

2、26.3%氧化物氧化物硅酸鹽硅酸鹽90%氧氧氧化物、硅酸鹽氧化物、硅酸鹽石灰?guī)r、碳酸鹽石灰?guī)r、碳酸鹽閱讀教材閱讀教材P7475P7475，2021/8/23Si是巖石、沙子、土壤等礦物界的主角：2021/8/24一、二氧化硅一、二氧化硅 1.1.存在存在 地球上存在的二氧化硅叫地球上存在的二氧化硅叫 ，約占地殼總質(zhì)，約占地殼總質(zhì)量的量的 ；其存在形態(tài)有；其存在形態(tài)有 和和 兩大類。兩大類。12%硅石硅石結(jié)晶形結(jié)晶形無(wú)定形無(wú)定形2021/8/25硅藻土硅藻土水水晶晶瑪瑙瑪瑙水水晶晶石英石英瑪瑙瑪瑙2021/8/26沙子沙子2021/8/27石英石英2021/8/28水水 晶晶2021/8/29瑪

3、瑪 瑙瑙2021/8/210SiO正四面體正四面體SiOSiO2 2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此硬度大，是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此硬度大，熔點(diǎn)（熔點(diǎn)（17101710）、沸點(diǎn)高。）、沸點(diǎn)高。 2.SiO2的空間結(jié)構(gòu)：2021/8/2113.SiO2的物理性質(zhì)與用途：物物 質(zhì)質(zhì)SiO2CO2 狀態(tài)（常狀態(tài)（常溫）溫）氣體氣體熔熔 點(diǎn)點(diǎn)-56.6 沸沸 點(diǎn)點(diǎn)-78.5-78.5 溶解性溶解性1 ：1硬硬 度度固體固體1610161022302230不溶于水不溶于水大大二氧化硅是一種高硬度、高熔沸點(diǎn)的固體化合物！二氧化硅是一種高硬度、高熔沸點(diǎn)的固體化合物！2021/8/212耐高溫石英坩堝光光

4、導(dǎo)導(dǎo)纖纖維維瑪瑙飾品瑪瑙飾品水水晶晶工工藝藝品品2021/8/2134.4.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)(1)不活潑性：不活潑性： 常溫下，與水不反應(yīng)，氫氟酸是惟一可以與常溫下，與水不反應(yīng)，氫氟酸是惟一可以與之反應(yīng)的酸，化學(xué)方程式：之反應(yīng)的酸，化學(xué)方程式： . 玻璃中含玻璃中含SiO2，所以可以用，所以可以用 來(lái)雕刻玻璃，來(lái)雕刻玻璃，氫氟酸不能用氫氟酸不能用 瓶盛裝瓶盛裝 氫氟酸氫氟酸玻璃玻璃SiO2+4HFSiF4+2H2O2021/8/214雕花玻璃2021/8/215在玻璃表面涂上一層石蠟在玻璃表面涂上一層石蠟2021/8/216在石蠟上雕刻出花紋，向在石蠟上雕刻出花紋，向挖空部分加少量氫氟酸挖空部

5、分加少量氫氟酸2021/8/217洗掉酸并去掉石蠟洗掉酸并去掉石蠟2021/8/218(2)具有具有 性氧化物的通性：性氧化物的通性：與燒堿溶液反應(yīng)：與燒堿溶液反應(yīng)： 與生石灰反應(yīng)：與生石灰反應(yīng)：(3)(3)弱氧化性：弱氧化性：酸酸SiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O OSiOSiO2 2+CaO +CaO 高溫高溫CaSiOCaSiO3 3高溫高溫 2C+SiO2Si+2CO2021/8/219二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅空空 氣氣硅石、石英、水晶、硅石、石英、水晶、瑪瑙、沙子、硅藻土瑪瑙、沙子、硅藻土熔、沸點(diǎn)低，熔、沸點(diǎn)低， 微

6、溶于水微溶于水熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水CO2+H2O=H2CO3不反應(yīng)不反應(yīng)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO 高溫高溫CaSiO3存存 在在物理性質(zhì)物理性質(zhì)不反應(yīng)不反應(yīng)與氫氟酸反應(yīng)與氫氟酸反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4+2H2O化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)與水反應(yīng)與與NaOH反應(yīng)反應(yīng)與與CaO反應(yīng)反應(yīng)與酸反應(yīng)與酸反應(yīng)與碳反應(yīng)與碳反應(yīng)2CO2+ C 2CO2C+SiO2 Si+2CO高溫CO2 、SiO2的化學(xué)性質(zhì)為什么十分相似？SiO2與與CO2性質(zhì)比較性質(zhì)比較2021/8/22

7、0思考思考1 1？HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。 NaOH溶液能與玻璃溶液能與玻璃中的中的SiO2反應(yīng)生成反應(yīng)生成Na2SiO3，使瓶塞部，使瓶塞部分粘結(jié)而無(wú)法打開(kāi)。分粘結(jié)而無(wú)法打開(kāi)。因此盛裝因此盛裝NaOH溶液溶液的試劑瓶不能用玻璃的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。塞而要用橡膠塞。2 2、實(shí)驗(yàn)室氫氟、實(shí)驗(yàn)室氫氟酸盛裝在什么試酸盛裝在什么試劑中？劑中？1 1、實(shí)驗(yàn)室盛裝、實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOHNaOH溶液的試溶液的試劑瓶為什么用劑瓶為什么用橡膠塞而不用橡膠塞而不用玻璃塞？玻璃塞？SiO2+2NaOH=Na2S

8、iO3+H2OSiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O2021/8/221硅酸是一種硅酸是一種弱酸弱酸，它，它難溶于水難溶于水，不能使指示，不能使指示劑劑變色，是一種變色，是一種白色粉末狀的固體白色粉末狀的固體。 思考思考2 2？二氧化硅難溶于水，也不與水反二氧化硅難溶于水，也不與水反應(yīng)，那應(yīng)，那么，么，如何制得硅酸呢？如何制得硅酸呢？二、硅酸：(H(H2 2SiOSiO3 3) )2021/8/222 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-14-1：向飽和：向飽和NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中滴入酚溶液中滴入酚 酞，再滴入稀鹽酸酞，再滴入稀鹽酸現(xiàn)現(xiàn) 象象結(jié)結(jié) 論論方程式

9、方程式滴入酚酞溶液呈滴入酚酞溶液呈紅色紅色NaNa2 2SiOSiO3 3呈堿性呈堿性Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)探究：滴入鹽酸有膠狀沉淀產(chǎn)生滴入鹽酸有膠狀沉淀產(chǎn)生硅酸難溶于硅酸難溶于水水2021/8/223硅酸濃度較大時(shí)，則形成硅酸濃度較大時(shí)，則形成軟而透明的、膠凍狀的硅軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠，硅酸凝膠經(jīng)干燥酸凝膠，硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱為凝膠，稱為“硅膠硅膠”。可通過(guò)可通過(guò) 與與 制得，所生成制得，所生成的的H2SiO3易聚合形成易聚合形成 ； 可溶性硅酸鹽可溶性硅酸鹽硅酸溶膠硅酸溶膠其他酸其他酸硅

10、膠多孔，吸附水分能力強(qiáng)，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品硅膠多孔，吸附水分能力強(qiáng)，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可用做催化劑的載體。品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可用做催化劑的載體。2021/8/224活動(dòng)與探究：活動(dòng)與探究：硅酸是一種比碳酸還要弱的酸，請(qǐng)硅酸是一種比碳酸還要弱的酸，請(qǐng)利用中學(xué)實(shí)利用中學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的儀器及藥品，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)室常見(jiàn)的儀器及藥品，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，證明硅酸的酸性比碳酸弱。證明硅酸的酸性比碳酸弱。 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理把把CO2通入通入Na2SiO3溶液中溶液中方法一方法一: :方法方法二二: :Na2SiO3+H2O+CO2H2SiO3+Na2CO32021

11、/8/225課堂小結(jié)：課堂小結(jié)：SiO2存存 在在自然界中的硅石、石英、水晶、瑪自然界中的硅石、石英、水晶、瑪 瑙、硅藻土等。瑙、硅藻土等。物理性質(zhì)物理性質(zhì)高熔點(diǎn)、高硬度、不溶于水的固體。高熔點(diǎn)、高硬度、不溶于水的固體。結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)硅氧四面體空間拓展形成立體硅氧四面體空間拓展形成立體 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與堿性氧化物、強(qiáng)堿反應(yīng)；與堿性氧化物、強(qiáng)堿反應(yīng)； 與與HF反應(yīng)能腐蝕玻璃。反應(yīng)能腐蝕玻璃。H2SiO3物理性質(zhì)物理性質(zhì) 不溶于水、受熱易分解的白色不溶于水、受熱易分解的白色 固體。固體?；瘜W(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)酸性比碳酸還弱的弱酸。酸性比碳酸還弱的弱酸。.用用 途途 （1 1）制作光導(dǎo)纖維）

12、制作光導(dǎo)纖維 （2 2）石英儀器：石英坩堝、石英表）石英儀器：石英坩堝、石英表 （3 3）水晶：電子工業(yè)的主要原料，裝飾品）水晶：電子工業(yè)的主要原料，裝飾品 （4 4）瑪瑙：工業(yè)軸承部分、裝飾品等）瑪瑙：工業(yè)軸承部分、裝飾品等2021/8/226課堂量分測(cè)試：課堂量分測(cè)試：1.1.地殼中含量第一和第二的兩種元素所形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（成的化合物不具有的性質(zhì)是（ ） A.A.硬度很大，熔點(diǎn)很高硬度很大，熔點(diǎn)很高 B.B.與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸 C.C.屬于酸性氧化物屬于酸性氧化物 D.D.不溶于任何酸的固體不溶于任何酸的固體BDBD2.

13、2.下列物質(zhì)的變化，不能通過(guò)一步化學(xué)反應(yīng)下列物質(zhì)的變化，不能通過(guò)一步化學(xué)反應(yīng) 完成的是（完成的是（ ） A.COA.CO2 2HH2 2COCO3 3 B.SiO B.SiO2 2NaNa2 2SiOSiO3 3 C.NaHCO C.NaHCO3 3NaNa2 2COCO3 3 D.SiO D.SiO2 2HH2 2SiOSiO3 3D D2021/8/227課堂量分測(cè)試：課堂量分測(cè)試：3.3.下列試劑的貯存方法與下列試劑的貯存方法與NaOHNaOH溶液溶液 不相同的是（不相同的是（ ） A.HFA.HF溶液溶液 B. NaB. Na2 2COCO3 3 溶液溶液 C.C.鹽酸鹽酸 D. Na

14、D. Na2 2SiOSiO3 3溶液溶液ACAC 4.4.能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實(shí)驗(yàn) 事實(shí)是（事實(shí)是（ ） A.COA.CO2 2溶于水形成碳酸，溶于水形成碳酸，SiOSiO2 2難溶于水難溶于水 B.COB.CO2 2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸 C.C.高溫下高溫下SiOSiO2 2與碳酸鹽反應(yīng)生成與碳酸鹽反應(yīng)生成COCO2 2 D.HCl D.HCl通入通入NaNa2 2COCO3 3 溶液放出溶液放出COCO2 2 通入通入NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中生成溶液中生成H H2 2SiOSiO3 3沉淀沉淀B B

15、2021/8/228課堂量分測(cè)試：課堂量分測(cè)試：5.5.能將能將NaNa2 2SiOSiO3 3、CaCOCaCO3 3、SiOSiO2 2三種白色粉末三種白色粉末 鑒別開(kāi)來(lái)的試劑是（鑒別開(kāi)來(lái)的試劑是（ ） A.NaOHA.NaOH溶液溶液 B.B.水水 C.C.氫氟酸氫氟酸 D.D.稀鹽酸稀鹽酸D D6.6.寫(xiě)出寫(xiě)出NaNa2 2SiOSiO3 3溶液露置于空氣中變渾濁的溶液露置于空氣中變渾濁的 化學(xué)方程式，并改寫(xiě)成離子方程式?；瘜W(xué)方程式，并改寫(xiě)成離子方程式。2021/8/229課堂回憶：課堂回憶：SiO2存存 在在自然界中的硅石、石英、水晶、瑪自然界中的硅石、石英、水晶、瑪 瑙、硅藻土等。

16、瑙、硅藻土等。物理性質(zhì)物理性質(zhì)高熔點(diǎn)、高硬度、不溶于水的固體。高熔點(diǎn)、高硬度、不溶于水的固體。結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)硅氧四面體空間拓展形成立體硅氧四面體空間拓展形成立體 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與堿性氧化物、強(qiáng)堿反應(yīng)；與堿性氧化物、強(qiáng)堿反應(yīng)； 與與HF反應(yīng)能腐蝕玻璃。反應(yīng)能腐蝕玻璃。H2SiO3物理性質(zhì)物理性質(zhì) 不溶于水、受熱易分解的白色不溶于水、受熱易分解的白色 固體。固體?；瘜W(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)酸性比碳酸還弱的弱酸。酸性比碳酸還弱的弱酸。.用用 途途 （1 1）制作光導(dǎo)纖維）制作光導(dǎo)纖維 （2 2）石英：石英坩堝、石英表）石英：石英坩堝、石英表 （3 3）水晶：工藝裝飾品）水晶：工藝裝飾品 （4 4

17、）瑪瑙：工業(yè)軸承部分、裝飾品等）瑪瑙：工業(yè)軸承部分、裝飾品等2021/8/230答一答，比一比：答一答，比一比：1 1。你能說(shuō)出二氧化硅的三種。你能說(shuō)出二氧化硅的三種“俗名俗名”嗎？嗎？2 2。寫(xiě)出。寫(xiě)出NaOHNaOH溶液腐蝕玻璃的化學(xué)方程式？溶液腐蝕玻璃的化學(xué)方程式？3 3。寫(xiě)出。寫(xiě)出HFHF溶液雕刻玻璃的化學(xué)方程式？溶液雕刻玻璃的化學(xué)方程式？4 4。用方程式表示硅酸的酸性比碳酸弱？。用方程式表示硅酸的酸性比碳酸弱？方方法法一一方方法法二二SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O ONa2SiO3+CO2+H2

18、O = H2SiO3 +Na2CO32021/8/231硅酸鹽硅酸鹽導(dǎo)讀提示：導(dǎo)讀提示：(1)(1)硅酸鹽的組成元素？硅酸鹽的組成元素？(2)(2)硅酸鹽的主要通性？硅酸鹽的主要通性？ (3)“(3)“水玻璃水玻璃”的性質(zhì)和用途？的性質(zhì)和用途？(4)(4)硅酸鹽的氧化物的表示方法？硅酸鹽的氧化物的表示方法？(5)(5)傳統(tǒng)三大硅酸鹽產(chǎn)品？傳統(tǒng)三大硅酸鹽產(chǎn)品？(6)(6)陶瓷、玻璃、水泥的原料？反應(yīng)？陶瓷、玻璃、水泥的原料？反應(yīng)？(7)“(7)“金剛砂金剛砂”成分？性質(zhì)和用途？成分？性質(zhì)和用途？2021/8/232七、硅酸鹽：(1)(1)元素組成元素組成硅、氧和金屬等硅、氧和金屬等滑石滑石: M

19、g3Si4O12H2 石棉石棉: CaMg3Si4O12和田玉：和田玉：CaCa2 2MgMg5 5SiSi8 8O O2424H H2 2黏土黏土: Al2Si2O9H42021/8/233(2)(2)共同性質(zhì)：共同性質(zhì)： 大多為大多為高熔點(diǎn)高熔點(diǎn)固態(tài)物質(zhì)，大多固態(tài)物質(zhì)，大多難溶于水難溶于水， 化學(xué)性質(zhì)很化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定穩(wěn)定(3) (3) Na2SO3性質(zhì)和用途：性質(zhì)和用途： Na2SO3水溶液水溶液俗稱俗稱水玻璃；水玻璃；水溶液水溶液呈堿性；呈堿性； 用于用于制制“硅膠硅膠”和和木材防火劑。木材防火劑。七、硅酸鹽：(1)(1)元素組成元素組成硅、氧和金屬等硅、氧和金屬等2021/8/234硅

20、酸鈉：硅酸鈉：Na2SiO3 Na2OSiO2石棉：石棉：CaMg3Si4O12鉀長(zhǎng)石：鉀長(zhǎng)石：KAlSi3O8普通玻璃普通玻璃:CaNa2Si6O14CaO3MgO4SiO2K2OAl2O36SiO2Na2OCaO6SiO22 2。表示的順序是：。表示的順序是： 活潑金屬氧化物活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅二氧化硅水水 化合價(jià)低的金屬氧化物放在前面，化合價(jià)低的金屬氧化物放在前面，1 1保持原有各元素的保持原有各元素的化合價(jià)不變化合價(jià)不變，按順序?qū)懗龈髟氐难酰错樞驅(qū)懗龈髟氐难?化物。化物。3 3。除氧元素外，其他元素的原子個(gè)數(shù)之比符合原來(lái)的組成，。除氧元素外，其他

21、元素的原子個(gè)數(shù)之比符合原來(lái)的組成， 配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)化為整數(shù)。(4)(4)硅酸鹽的氧化物的表示方法？硅酸鹽的氧化物的表示方法？2021/8/235練習(xí)：高嶺土：高嶺土：Al2Si2O5(OH)4白云母：白云母：K2Al6Si6(OH)8O18Al2O3 2SiO2 2H2OK2O 3Al2O3 6SiO2 4H2O高高嶺嶺土土白白云云母母2021/8/236t陶瓷陶瓷玻玻璃璃水泥水泥(5)(5)傳統(tǒng)三大硅酸鹽產(chǎn)品：傳統(tǒng)三大硅酸鹽產(chǎn)品：2021/8/237陶瓷陶瓷玻璃玻璃水泥水泥原 料原 料設(shè) 備設(shè) 備過(guò) 程過(guò) 程原 理原 理成 分成 分黏土黏土石灰石、純堿、石英石灰石、

22、純堿、石英石灰石、黏土、石膏石灰石、黏土、石膏（輪）窯（輪）窯玻璃窯（爐）玻璃窯（爐）水泥回轉(zhuǎn)窯水泥回轉(zhuǎn)窯原料粉碎，配比混合、高溫強(qiáng)熱，冷卻成型原料粉碎，配比混合、高溫強(qiáng)熱，冷卻成型復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。形成玻璃反應(yīng)：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。形成玻璃反應(yīng)：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3 + SiO2= CaSiO3 + CO2 高溫高溫硅酸鹽、硅酸鹽、鋁硅酸鹽鋁硅酸鹽Na2SiO3CaSiO34SiO2Na2OCaO6SiO2硅酸三鈣硅酸三鈣(3CaOSiO2)、硅酸二鈣硅酸二鈣(2CaOSiO2)、鋁酸三鈣鋁酸三鈣(3CaOAl2O3)(6)(6)陶瓷、玻璃、水泥的原料、反應(yīng)：陶瓷、玻璃、水泥的原料、反應(yīng)：202