《第一节-无机非金属材料的主角——硅》PPT课件

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硅石
水晶 玛瑙
无色透明 彩色环带或层状
无定形——硅藻土
玛瑙
SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。结 晶的二氧化硅叫石英;天然二氧化硅叫硅石。
一、二氧化硅 2. 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。
SiO2的晶体结构图
硅 酸 盐 产 品
陶瓷 水泥 玻璃
四、硅酸盐工业
(1)玻璃 普通玻璃:以纯碱(Na2CO3)、石灰石和石英(SiO2)为 原料 ①有关反应的化学方程式: Na2CO3+SiO2 ==== Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2==== CaSiO3+CO2↑
高温 高温
②主要成分:
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
饱和NaHCO 溶液
吸收HCl气体 。 其作用是________________________
Na2SiO3溶液 (3)装置 C 所盛试剂是________________________________ ,
C 中反应的离子方程式是_____________________________。 HCl >________ H2SiO。 H2CO3 >______ (4)由此得到的结论是:酸性________ 3
用作变压器铁芯。
硅酸盐
③硅橡胶 最好的既耐高温又耐 低温的橡胶。 ④分子筛 具有均匀微孔结构的 铝硅酸盐。
t
传统无机非金属材料: 陶瓷、玻璃、水泥
新型无机非金属材料:
高温结构陶瓷、压电陶瓷 新型陶瓷
透明陶瓷、超导陶瓷等
新型无机非金属材料:
新型无机非金属材料的特征: (1)耐高温、强度高; (2)具有电学性质;
熔点高、硬度大、难溶于水 物理性质:_____________________________
通常条件下,很稳定 化学稳定性:_________________________
1.玻璃中含有SiO2,从物 质组成和性质角度来分类, SiO2属于哪类物质?
2. SiO2可能具有哪些化学性质?
3、二氧化硅的化学性质(通常很不活泼)
[SiO4]四面体结构
二氧化硅中没有单个分子,用SiO2来表示二氧化硅的组 成, 表示Si与O的原子个数比为1:2,所以不是分子式而 是化学式。 立体网状结构决定了SiO2具有优 良的物理性质
一、二氧化硅
用途:①以SiO2为主要成分的沙子是基本的建筑材料 ②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料 ③石英和玛瑙制作饰物和工艺品
本节小结
1、学习了非金属元素硅的重要化合物
二氧化硅和硅酸。 2、学习了二氧化硅的重要 性质及硅酸的制备。
巩固小练: 写出下列的化学方程式: 1、二氧化硅和氢氟酸反应
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
2、二氧化硅和氧化钙反应
SiO2+CaO=高温=CaSiO3
3、二氧化硅和氢氧化钠溶液
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
干燥硅胶
湿硅胶
硅胶多孔,吸附水份能力强,常用作实验室和袋装食品, 瓶装药品等的干燥剂,也可以用作催化剂的载体。
小结
1、制备Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3(胶体) + 2NaCl Na2SiO3 + CO2+H2O= H2SiO3(胶体) + 2Na2CO3
强酸制弱酸原理(酸性HCl>H2CO3>H2SiO3)
2、物理性质: 白色,胶状,不溶于水的物质 3、化学性质 酸性比碳酸弱
(1)与强碱溶液反应: H2SiO3 + 2NaOH =Na2SiO3 +2H2O
(2)不稳定性: △ H2SiO3 == SiO2 + H2O
4、用途:
可作干燥剂和催化剂的载体
练 习 为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的 1 酸性强弱,某学生设计了如图所
化 与酸
反应
学 与碱
反应

与碱 性氧 质 化物 反应
CO2+ Na2O==Na2CO3
SiO2+ CaO
CaSiO3
H2CO3 思考: CO2+H2O ,但是SiO2不 能与水直接化合成H2SiO3。
那怎样制备H2SiO3呢? 硅酸是一种怎样的物质呢?
二、硅酸(H2SiO3)
制备
可溶性硅酸盐(如Na2SiO3)与酸反应 实验4-1:向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞,再滴入稀盐酸 ①滴入酚酞溶液呈红色 ②滴入盐酸有白色胶状沉淀产生
硅酸盐的表示方法: (1)将硅酸盐中所有元素都写成氧化物(二氧化硅和 氧化物的组合)。氧化物的书写顺序:活泼金属氧化 物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。 (2)氧化物之间以“·”隔开。
(3)注意原子守恒
①硅酸钠NaSiO3
②石棉CaMg3Si4O12
③长石KAlSi3O8
四、硅酸盐工业
无 机 非 金 属 材 料
练习
• 教材P80 1.3.4
三、硅酸盐
1、含义:硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成 的化合物的总称
硅酸盐结构复杂的固态化合物,一般都 不溶于水,化学性质很稳定。
三、硅酸盐
3.硅酸钠(Na2SiO3) ① 最简单的硅酸盐,可溶于水 ② 其水溶液俗称为水玻璃。 ③硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀,可用作木材 防火剂等;还可用于制备硅酸
放入蒸馏水 现象 放入Na2SiO3饱和溶液
当水分蒸发后燃烧 当水分蒸发后不易燃烧 用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火 (制备木材防火剂的原料)
结论
三、硅酸盐
2、硅酸盐的表示方法:
①化学式法: 硅酸钠:Na2SiO3
②氧化物法: 硅酸钠:Na2O · SiO2 硅酸钙: CaO· SiO2 硅酸钙:CaSiO3
二氧化碳与二氧化硅比较
物质
物理性质 与水 反应
酸性氧化物
SiO2
CO2
无色无味气体、熔沸 固体、熔沸点高、不溶 点低、微溶于水 于水
CO2+H2O H2CO3 SiO2+4HF == SiF4↑+2H2O CO2+ 2NaOH= Na2CO3+ H2O SiO2+ 2NaOH= Na2SiO3 + H2O
4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O
*用途:雕刻玻璃
1.为什么在实验室中盛放NaOH 溶液的试剂瓶用橡皮塞而不 用玻璃塞?
防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘 稠的Na2SiO3,使瓶塞和瓶口粘在一起。
2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸?
HF能腐蚀玻璃,因此盛装氢氟酸不能用 玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。 3.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,是否正确?
(2)水泥 以黏土和石灰石为主要原料
(3)传统硅酸盐陶瓷: 传统硅酸盐陶瓷是以黏土为原料,经高温烧结 而成。日常生活中常见的陶瓷有日用器皿、建筑饰 材、卫生洁具等。
(4)具有特殊功能的含硅物质: ①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。
②硅钢
(铁合金)导磁性良好,
无机非金属材料的主角——硅
wk.baidu.com(第一课时)
地球生物生存的根基——空气、水、阳光、 硅酸盐
学习目标:
1.了解二氧化硅及硅酸的性质与应用 2.认识物质间既有相似性又有各自的特性
重点:二氧化硅的性质和硅酸的制备
难点:二氧化硅的结构
C、Si 的原子结构示意图。
C
+6
Si
+14
碳、硅原子既不易失去又不易得到电子,主要形成 四价的化合物。 非金属性:C > Si
压汞灯寿命长 2倍,是白炽灯寿命的 10倍,是目前寿命最长的灯。
透明氧化铝陶瓷
高压钠灯
注:钠蒸气放电发光问题早在 1950年就得以解决,由于没有一 种能抵御高温钠蒸气(1400℃) 强烈腐蚀的特殊材料,所以,直 到1965年才制取第一支高压钠灯。
用高温结构陶瓷做的发动机叶片
1.下列物质中属于纯净物的是( A ) A.Na2CO3· 10H2O B.水泥 C.纯净的盐酸 D.普通玻璃 2.下列叙述正确的是( BD )(双选) A.酸均不能与酸性氧化物反应 B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸 C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同 D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同 3.下列物质有固定熔点的是( C ) A.水泥 B.玻璃 C.Na2O· SiO2 D.水玻璃
4、实验室制取硅酸
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl
5、二氧化碳通入氢氧化钠溶液
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
硅元素在地壳中的含量为26.3%,仅次于氧。硅是一种 亲氧元素,在自然界没有游离态,只有化合态——主要 以熔点很高的氧化物(二氧化硅)和硅酸盐的形式存 在。 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙 子和土壤,约占地壳质量的90%以上。
一、 二氧化硅( SiO2 )
1、存在:
水晶
结晶形(石英晶体)
现象
结论
① Na2SiO3溶液呈碱性 ②硅酸难溶于水 Na2SiO3 + 2HCl ==H2SiO3(胶体) +2NaCl
反应式
Na2SiO3 + CO2 + H2O == Na2CO3 + H2SiO3 (胶体)
二、硅酸(H2SiO3) 酸性较弱,比碳酸的酸性还弱;溶解度很小。
硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶,称为“硅胶”。
(3)具有光学性质; (4)具有生物功能;
五、硅单质
1、硅的工业制法
粗硅:
2C+ SiO2=== Si(粗)+2CO↑
纯硅:
高温
Si(粗)+2Cl2====SiCl4 SiCl4+2H2===Si(纯)+4HCl
高温
四、硅单质
2、硅的种类、结构、物理性质
单质硅有晶体和无定形两种。
晶体硅的结构与金刚石类似,是带有 金属光泽的灰黑色固体,熔点高、硬 度大、有脆性。
CaCO3 + 2HCl== CaCl2 + H2O + CO2↑
△ H2SiO3 === SiO2 + H2O
四、硅单质
4、用途 ①晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是 良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料
②利用硅的半导体性能,制成光电池 ,将 光能转化为电能。
硅太阳能电池
电脑的中央处理器(CPU) 硅芯片的使用,使计算机的体积已缩小到笔 记本一样大小了。
示的装置,一次实验即可达到目 的(不必选其他酸性物质)。请据 此回答:
思考:直接将A中产生的二氧化碳通入到C中的硅酸钠溶中,
能否证明H2CO3强于H2SiO3?
(1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液,分液漏斗所盛试剂应
盐酸 为______________ 。
3 (2)装置 B 所盛的试剂是___________________________ ,
具有酸性氧化物的通性
(1)与强碱反应生成盐和水
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O 硅酸钠 (有粘性,其溶液俗称水玻璃)
SiO2 + 2OH— ==SiO3 2-+ H2O (2)与碱性氧化物反应生成盐 SiO2+ CaO
高温
CaSiO3
(2)难溶于水,不与水反应
(3) SiO2的特性 ——与氢氟酸(HF)反应
四、硅单质
3、化学性质
Si + O2 === SiO2
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 +2H2↑
物质 化 学 性 质 制法 与盐 反应 与碳 反应
CO2
CO2+ Na2CO3+ H2O = 2NaHCO3
CO2+C 2CO
SiO2
SiO2+ Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ SiO2+ 2C Si + 2CO↑
硅的用途非常广泛,可用来制造集成电路、晶体 管、硅整流器等半导体器件,还可以制太阳能电 池,制铝合金、铁合金等多种合金。
硅 芯 片
2、结构材料——高温结构陶瓷: (1)氧化铝陶瓷(人造刚玉):
氧化铝陶瓷制品
氧化铝透 明陶瓷管
高压钠灯的灯管就是用 氧化铝陶 瓷 制作的。高压钠灯是发光效率很 高的一种电光源,光色金白,在它 的灯光下看物清晰,不刺眼。平均 寿命长达 1 万小时 ~ 2 万小时,比高
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