湖北省宜昌市夷陵中學(xué)2015-2016學(xué)年高一化學(xué)人教版必修1課件：41無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅(共15張)

1、二氧化硅和硅酸二氧化硅和硅酸 硅在地殼中的含量為26.3%，僅次于氧，硅的氧化物及硅酸鹽構(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。硅是無(wú)機(jī)非金屬材料的主角。 硅原子和碳原子的最外層均有4個(gè)電子，既不易失去電子也不易得到電子，主要形成四價(jià)化合物。碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素，而硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素。一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸 硅是一種親氧元素，在自然界中它總是與氧相互化合的。在地球上，硅主要以熔點(diǎn)很高的氧化物及硅酸鹽形式存在。而碳在自然界中有穩(wěn)定的單質(zhì)存在，在地殼中主要形成石灰?guī)r和碳酸鹽等礦物，碳的氧化物CO2通常以分子形式存在于大氣中。1二氧化硅（SiO

2、2） SiO2是硅最重要的化合物。地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的12%，其存在形態(tài)有結(jié)晶形和無(wú)定形兩大類，統(tǒng)稱硅石。 石英晶體是結(jié)晶的二氧化硅，具有不同的晶型和色彩。石英中無(wú)色透明的晶體就是通常據(jù)說(shuō)的水晶，具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹姆Q為瑪瑙。 以SiO2為主要成分的沙子是基本的建筑材料，純凈的SiO2是現(xiàn)代光學(xué)及光纖制品的基本的原料，用石英、瑪瑙制作飾物和工藝品。 SiO2是工業(yè)上制取硅的原料。 SiO22C Si2CO 高溫思考與交流思考與交流根據(jù)SiO2的存在和應(yīng)用，請(qǐng)分析下列問(wèn)題：物理性質(zhì) 化學(xué)穩(wěn)定性不溶于水，熔沸點(diǎn)高，硬度大穩(wěn)定性好，不與濃硫酸、硝酸等反應(yīng)?；瘜W(xué)性質(zhì)SiO22NaO

3、HNa2SiO3H2O酸性氧化物的通性：與堿性氧化物反應(yīng)： 與堿反應(yīng)： 與某些鹽反應(yīng)：SiO2CaO CaSiO3多用于工業(yè)生產(chǎn)中除去礦石中的SiO2高溫Na2SiO3溶液具有黏性，可以將玻璃粘在一起；實(shí)驗(yàn)室保存堿性溶液時(shí)，不能用玻璃塞。SiO2CaCO3 CaSiO3CO2 工業(yè)上生產(chǎn)玻璃和水泥中涉及到的反應(yīng)高溫與氫氟酸（HF）反應(yīng)： SiO24HFSiF42H2O用于刻蝕玻璃實(shí)驗(yàn)室不能將氫氟酸保存玻璃瓶中，應(yīng)存放在塑料瓶中2硅酸（H2SiO3）Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3 硅酸是一種很弱的酸（酸性比碳酸的還弱），溶解度很小。向Na2SiO3溶液中通入CO2氣體會(huì)生成硅

4、酸。由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通過(guò)可溶性硅酸鹽與其它酸反應(yīng)制得的。實(shí)驗(yàn)4-1 向試管里加入35 mL 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。靜置。觀察現(xiàn)象。白色膠狀沉淀，逐漸變成透明的凝膠 生成的H2SiO3逐漸聚合形成膠體溶液硅酸溶膠，硅酸濃度較大時(shí)，則形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱為“硅膠”。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、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體?，F(xiàn)象化學(xué)方程式Na2SiO32HCl2NaClH2SiO3硅酸鹽和硅單質(zhì)硅酸鹽和

5、硅單質(zhì)二、硅酸鹽二、硅酸鹽 硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。是一大類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固態(tài)物質(zhì)，大多不溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 最簡(jiǎn)單的硅酸鹽是硅酸鈉（Na2SiO3），可溶于水，其水溶液俗稱 ，是制備硅膠和木材防火劑的原料。水玻璃實(shí)驗(yàn)4-2 取兩個(gè)小木條或?yàn)V紙條，分別放入蒸餾水和Na2SiO3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。放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論水分蒸發(fā)后，燃燒水沒有防火的功能水分蒸發(fā)后，不易燃燒Na2SiO3溶液有防火的功能資料卡片硅酸鹽組成的表示硅酸鹽種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組成各異，通常用二氧化硅和金屬氧

6、化物的組合形式表示其組成。物質(zhì)化學(xué)式氧化物表示形式硅酸鈉Na2SiO3Na2OSiO2石棉CaMg3Si4O12長(zhǎng)石KAlSi3O8普通玻璃的大致組成：Na2OCaO6SiO2水泥的主要成分：3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3黏土的主要成分：Al2O32SiO22H2OCaO3MgO 4SiO2K2OAl2O36SiO2陶瓷、玻璃、水泥等，是使用量最大的無(wú)機(jī)非金屬材料。日常生活中用到的陶瓷，主要是傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷。它們都是以黏土為原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。普通玻璃以純堿、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）為主要原料，經(jīng)混合、磨碎，在玻璃窯中熔融制得的。改變成分和生產(chǎn)工藝，可以制

7、得具有不同用途的玻璃。水泥以黏土和石灰石為主要原料，經(jīng)研磨、混合后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，再加入適量石膏，研成細(xì)粉就得到普通水泥。碳化硅（SiC，俗稱金剛砂），具有金剛石結(jié)構(gòu)，硬度很大，含4%硅的硅鋼具有很高的導(dǎo)磁性，人工合成的硅橡膠是目前最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠，人工制造的分子篩（一種具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽），可用作砂紙、砂輪的磨料。主要用作變壓器的鐵芯。用于制造火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)的零件和絕緣材料。主要用作吸附劑和催化劑的載體。三、硅單質(zhì)三、硅單質(zhì) 單質(zhì)硅有晶體和無(wú)定形兩種。晶體硅的結(jié)構(gòu)現(xiàn)金剛石類似，它是帶有金屬光澤的灰黑色固體，熔點(diǎn)高、硬度大、有脆性，在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑。常溫下，硅能與氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：Si2F2SiF4Si4HFSiF4 H2Si2NaOHH2ONa2SiO32H2加熱