化学：第四章第一节《无机非金属材料的主角—硅》课件(新人教版必修1)

硅钢
（铁合金）
导磁性良 好，用作 变压器铁 芯
硅橡胶
具有均匀微 孔结构的铝硅 酸盐
分子筛
生物陶瓷
人造骨
三. 硅单质(晶体硅是良好的半导体材料)
教 参 视 频
1. 将过量的CO2分别通入： ① CaCl2溶液； ② Na2SiO3溶液； ③ Ca(OH)2溶液；④ 饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀 析出的是 ( B ) A．①②③④ B．②④ C．①②③ D．②③ 2．要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（ B） A. 纯碱溶液 B. 盐酸 C. 硫酸 D. 苛性钠溶液 3．下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是（ B ） 高温 A．SiO2 +2C=====Si+2CO↑ B．SiO2 +2NaOH=====Na2SiO3+H2O C．SiO2 +4HF=====SiF4↑+2H2O 高温 D．SiO2 +CaCO3=====CaSiO3+CO2↑ 4．下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是（ C ） A.烧碱溶液 B. 浓硫酸 C. HF氢氟酸 D. 碳酸钠溶液
人面鱼纹盆
陶瓷
日用器皿、建筑饰材、卫生洁具
玻璃
（SiO 普通玻璃: 以纯碱 (Na2CO3)、石灰石和石英 2 ） 为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融 制得。
水泥
以黏土和石灰石为主要原料
具有特殊功能的含硅物质 碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石 的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的 磨料。
（1）制法——由于SiO2不溶于水，所以硅酸 是通过可溶性硅酸盐与酸反应制得的。 实验4-1
现象
结论
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 酸反应生成难溶于水的硅酸 （ 先形成硅酸胶体，后 形成硅酸凝胶）
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。
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。
石英坩埚
无用 开光 刀导 手纤 术维 做
现代通信用光缆 光 学 纤 维 胃 镜
硅的存在与分布
存在：没有游离态，只有化合态分布：自然界中分
布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。
从原子结构认识硅
从原子结构认识硅
C
碳是构成有机物 的主要元素
Si
硅是构成岩石和许 多矿物的主要元素
硅和碳一样,其原子既不易失去电子，也不易得到电子， 所以硅的化学性质不活泼,主要形成四价化合物．
思考： 碳和硅在自然界中存在形式有所不同的 原因是什么？
与 酸
用 途
——
人工降雨，灭火,饮料等
能与氢氟酸反应
P64, 图4－5
CO2＋H2O＝H2CO3 ，但是SiO2不能与水直接化合成 H2SiO3，这是一个特性。 思考： SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样 制备H2SiO3呢？
2. 硅酸（H2SiO3）
H2SiO3是一种很弱的酸(酸性比H2CO3还弱)，是一种不 溶性酸，是一种白色固体， 它是SiO2的对应水化物。
无色透明
无定形
彩色环带或层状
水晶
玛瑙
2、结构
立体网状结 构决定了 SiO2具有优 良的物理和 化学性质
[SiO4]四面体结构
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。
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。
5．制造光导纤维的主要原料是
A．晶体硅 B．二氧化硅
B C． 石墨 C
D．硅酸钠
6．下列叙述正确的是
A．自然界存在大量单质硅 B．SiO2 与任何酸都不起反应 C．光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传输 D．SiO2 的化学性质活泼，能与很多物质发生化学反应
二、硅酸盐
是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
3、
物理性质
二氧化碳
化学式 的意义 状 态 硬 度
CO2
二氧化硅
SiO2
表示二氧化碳 分子及其组成
表示二氧化硅晶体 中硅氧原子个数比
气
态
固 态 很大
很小
水 溶 性
能溶于水 很 低
不溶于水
很 高
熔沸点
相同点
都属酸性氧化物
讨论
什么叫酸性氧化物？初中学过的酸性氧化物
的通性包括哪些方面（以CO2为例） 与水、碱、碱性氧化物反应
碳和硅都是亲氧元素但是硅的亲氧能力更强 Si无单质状态 化合态：硅的氧化物和硅酸盐
一、二氧化硅和硅酸
（一）二氧化硅（ SiO2 ）
1、存在
天 { 水晶 结晶形（石英晶体） 然 玛瑙 的 SiO2 硅 石 无定形——硅藻土
2、结构
立体网状结 构决定了 SiO2具有优 良的物理和 化学性质
[SiO4]四面体结构
结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定
硅酸钠（Na2SiO3), 其水溶液俗称水玻璃， 是制备硅胶和木材防火剂等的原料。
实验4-2
放入蒸馏水 现象 当水分蒸 发后燃烧 结论 当水分蒸发后 不易燃烧 放入Na2SiO3饱和溶液
制备木材防 用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火
火剂的原料
硅酸盐的丰富性和多样性（阅读P76）
4、化学性质（通常很不活泼）
（1）. 具有酸性氧化物的通性 SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O
与强碱反应生成盐和水 硅酸钠 （有粘性，其溶液俗称水玻璃） 与碱性氧化物反应生成盐 高温
SiO2＋ CaO == CaSiO3 （2）. 特性----与氢氟酸HF反应
某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与 氢氟酸反应, 推断SiO2为两性氧化物.
SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑＋2H2O
此反应常用 于雕刻玻璃
ห้องสมุดไป่ตู้3）.
在高温下能与还原剂反应，表现弱氧化性
高温
SiO2 + 2C SiO2 + 2Mg
＝
＝
Si + 2CO↑ Si+ 2MgO
高温
1、实验室盛装 NaOH溶液的试剂 NaOH溶液能与玻璃中的 瓶为什么用橡胶 SiO 反应生成Na SiO ，使瓶 2 2 3 塞而不用玻璃塞？ 塞部分粘结而无法打开。因 此盛装NaOH溶液的试剂瓶不 能用玻璃塞而要用橡胶塞。 2、实验室为什 HF能腐蚀玻璃，因此，盛 么不用玻璃瓶 装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶 盛装氢氟酸？ 而要用塑料瓶。
化学方 程式
离子方程式
Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3 ↓
SiO32- + 2H+ == H2SiO3↓
Na2SiO3 + H2O + CO2 == Na2CO3 + H2SiO3↓ SiO32- + H2O + CO2== CO32- + H2SiO3↓
用H2CO3可制得H2SiO3 ，可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。
思考题
下列说法错误的是（ C D E ） A. SiO2 是二氧化硅的化学式 B. SiO2 晶体是由Si和O按1:2的比例 所组成的立体网状结构的晶体 C. [SiO4 ]四面体只存在于二氧化硅晶体
中
D. 沙子里含无定形二氧化硅 E. 石英就是水晶 F. SiO2 从古到今被人类广泛地应用着，
是因为SiO2 的立体网状结构和它在自然界 的广泛存在
光导纤维手术头灯
教 参 视 频
危害： 在隧道开凿，石英粉加工等工作环 境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长 期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅 肺病（旧称矽肺）。
思考题 什么是硅石、石英、水晶、玛瑙？阅读 75页,画出由硅石分类到玛瑙的树状分类图。
地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为）硅石
硅石
结晶形（石英）
想一想
二氧化碳 CO2
状 态 熔沸点 硬度 水溶性 气 态 熔沸很低 能溶于水
二氧化硅 SiO2
固 态 熔点高，硬度大 不溶于水
化 与水反应 CO2 + H2O = H2CO3 不能反应 学 与碱反应 CO +2NaOH=Na CO +H O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 2 2 3 2 高温 性 SiO2＋ CaO =CaSiO3 与碱性氧化物 CO2+Na2O=Na2CO3 质 反应
第四章 第一节 无机非金属材料的主角
硅
元素在地壳中的含量
其他 1.20% 氢0.16% 镁2.00% 钾2.47%
钠2.74% 钙3.45% 铁4.75%
硅26.3%
氧48.6% 铝7.73%
1 2 3 4 5 6 7 8 9
硅单质
天 然 水 晶
天然玛瑙
无机非金属材料的主角
硅
硅在地壳中含量第二，硅的氧化物 及硅酸盐约占地壳质量的90%以上