必修一第四章第一節(jié)_非金屬及其化合物

1、第四章 非金屬及其化合物 第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角硅氧48.6%硅26.3%鋁7.73%鐵4.75%鈣3.45%鈉2.74%鉀2.47%鎂2.00%氫0.16%其他1.20%硅在地殼中含量第二，硅的氧化物及硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上硅的存在與分布：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)(因?yàn)樗怯H氧元素）；自然界中分布廣泛，是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。從原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)硅硅和碳一樣,其原子既不易失去電子，也不易得到電子，所以硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,主要形成四價(jià)化合物例如SiO2和H2SiO3。CSi碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素硅是構(gòu)成巖石和許多礦物的主要元素從原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)硅天然水晶天然瑪瑙天然的 SiO2 硅石有

2、結(jié)晶形（石英晶體）無定形硅藻土水晶瑪瑙一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（ SiO2 ）(1)存在 （2） 二氧化硅的用途：石英制品現(xiàn)代通信用光纜光學(xué)纖維胃鏡用光導(dǎo)纖維做無開刀手術(shù)光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈思考與交流根據(jù)SiO2的存在和應(yīng)用，分析：SiO2有哪些物理性質(zhì)？物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水(一)、SiO2的化學(xué)性質(zhì)（很不活潑）高溫1. 具有酸性氧化物的通性SiO2 CaO =CaSiO3與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水 SiO2 2NaOH =Na2SiO3 H2O 硅酸鈉與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽（有粘性）實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？ NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成

3、Na2SiO3，使瓶塞部分粘結(jié)而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。想一想2、特性：只能與酸中的氫氟酸HF反應(yīng)SiO2 4HF =SiF42H2O此反應(yīng)常用于雕刻玻璃1、SiO2既可與堿反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng), SiO2是不是兩性氧化物 ？ 想一想2、實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？HF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。?SiO2 + 2CSiO2 + 2Mg高溫高溫3、在高溫下能與還原劑反應(yīng)Si + 2COSi+ 2MgO可利用這個(gè)反應(yīng)制粗硅思考：在這兩個(gè)反應(yīng)中二氧 化硅作什么作用？ 二氧化碳 CO2二氧化硅 SiO2 狀 態(tài) 氣 態(tài) 固

4、 態(tài)熔沸點(diǎn)很低熔點(diǎn)高，硬度大水 溶 性 微溶于水不溶于水化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與 酸 用 途人工降雨，滅火,飲料等P75, 圖45CO2 + H2O = H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不 能SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 能與氫氟酸反應(yīng)SiO2 CaO =CaSiO3 高溫CO2H2OH2CO3 但是SiO2不能與水直接化合成H2SiO3 思考：SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎樣制備H2SiO3呢？ (二)、 硅酸（H2SiO3） H2SiO3是SiO2的對(duì)應(yīng)水化物，一種很弱

5、的酸(酸性比H2CO3還弱)，一種不溶于水的白色固體。（1）制法由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通過可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制得的。實(shí)驗(yàn)4-1現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，同時(shí)有白色膠狀沉淀產(chǎn)生 a. Na2SiO3溶液呈堿性， b. 可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸，c. 先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠，d. 靜置則形成硅酸沉淀。Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3SiO32- + 2H+ = H2SiO3離子方程式：（2）硅酸化學(xué)性質(zhì) 與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng) H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2

6、O 不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定），受熱易分解 用H2CO3也可制得H2SiO3 ，可證明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3H2SiO3 = H2O + SiO22要除去SiO2中混有的少量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3下列反應(yīng)能說明二氧化硅是酸性氧化物的是 ASiO2 +2C=Si+2CO BSiO2 +2NaOH=Na2SiO3+H2O CSiO2 +4HF=SiF4+2H2O DSiO2 +C

7、aCO3=CaSiO3+CO24下列物質(zhì)中，不能用玻璃瓶來盛裝的是A. 燒堿溶液 B. 濃硫酸 C. HF氫氟酸 D. 碳酸鈉溶液BBC1. 將過量的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 DB二、硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水。2.硅酸鈉（Na2SiO3), 其水溶液俗稱水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。1.是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。3.硅酸鹽的化學(xué)性質(zhì)（1）有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，能耐高溫。（2）硅酸鹽易于酸反應(yīng) Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3

8、+ H2SiO3Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 實(shí)驗(yàn)4-2（硅酸鈉的耐熱性）放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火制備木材防火劑的原料4、硅酸鹽組成表示順序：活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物 SiO2 H2O，化合價(jià)低的金屬氧化物放在前面。（1）保持原有各元素化合價(jià)不變，按順序?qū)懗龈鞣N元素的氧化物如：硅酸鈉（Na2SiO3)Na2O SiO2 鎂橄欖石（Mg2SiO4）2MgO SiO2（）除氧元素外，其他元素的原子個(gè)數(shù)比符合原來的組成，配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)。鈣沸石Ca(Al2Si3O1

9、0) 3H2OCaO Al2O3 3SiO23H2O無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃陶瓷：原料黏土玻璃：原料純堿、石灰石和石英；水泥：原料黏土和石灰石；加適量石膏；5.用途陶瓷日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具玻璃普通玻璃: 以純堿 、石灰石和石英 為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得。 (Na2CO3)（SiO2 ）水泥以黏土和石灰石為主要原料具有特殊功能的含硅物質(zhì)1.碳化硅（SiC俗稱金剛砂），具有金剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。2. 硅 鋼 高導(dǎo)磁性 用作變壓器鐵芯4.分子篩吸附劑、催化劑 具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽3.硅橡膠良好的彈性新型無機(jī)非金屬材料：新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)

10、陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等科學(xué)視野生物陶瓷人造骨三、硅單質(zhì) 1.物理性質(zhì)：（1）存在：硅有晶體硅和無定形硅兩種（自然界中沒有游離態(tài)的硅）。（2）有金屬光澤的灰黑色固體，結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(diǎn)(1410)和沸點(diǎn)都很高，硬度大。（3）導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。2、化學(xué)性質(zhì)-形成共價(jià)化合物，化學(xué)性質(zhì)不活潑(1)常溫下，不能與強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)，只能與氟氣、氫氟酸和燒堿等物質(zhì)反應(yīng)。Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4 +2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2(2)加熱條件下，能跟一些非金屬單質(zhì)起反應(yīng)Si+O2=SiO2 Si+2H2=SiH4高溫3、制法SiO2

11、+ 2C = Si + 2CO（制取粗硅）高溫5.用途晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料硅太陽(yáng)能電池電腦的中央處理器（CPU）一、選擇題（每小題有12個(gè)選項(xiàng)符合題意）1下列說法中正確的是（）。ASiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸B水玻璃在空氣中存放易變質(zhì)C高溫時(shí)SiO2與Na2CO3反應(yīng)放出CO2，所以硅酸比碳酸酸性強(qiáng)D在硅酸鈉溶液中加入氯化銨溶液產(chǎn)生沉淀BD2下列物質(zhì)中，不跟燒堿溶液反應(yīng)的是（ ）A.二氧化硅 B.二氧化碳 C. 硅 D石墨3常溫下，能跟硅反應(yīng)的物質(zhì)是（）。A.燒堿溶液 B.濃硫酸 C.濃硝酸 D.氫氟酸4下列含氧酸的酸酐中，不能由單質(zhì)和氧氣直接反應(yīng)得到的是（）。A.H2SO4 B.H2CO3 C.H2SiO3 D.H2SO3