化學1必修4.1《無機非金屬材料主角-硅》教學課件講訴

第二課時硅酸鹽和單質硅第一課時二氧化硅和硅酸第一節(jié)無機非金屬材料的主角-硅第一頁第二頁，共70頁。第一節(jié)無機非金屬材料

的主角——硅

第一課時二氧化硅和硅酸第二頁第三頁，共70頁。

硅及二氧化硅的性質

（一）硅元素在自然界中的存在和含量（二）硅元素的位置與結構（三）二氧化硅和硅酸

1.二氧化硅的結構和性質

2.硅酸制取原理和性質和硅膠的用途

3.探究硅酸的酸性比碳酸弱的實驗事實本課知識點第三頁第四頁，共70頁。硅單質（Si）第四頁第五頁，共70頁。硅太陽能電池硅芯片是各種計算機、微電子產品的核心晶體硅的存在及用途第五頁第六頁，共70頁。

美國的硅谷——“斯坦福科研工業(yè)區(qū)”是美國電子和計算機工業(yè)中心，位于美國西海岸加利福尼亞州北部舊金山南郊，圣克拉拉縣和圣胡安兩城之間的一條長48公里，寬16公里的長條形地帶上。由于它集中了全世界90％以上的著名半導體公司，而半導體的基本元件是硅片，所以該地區(qū)被稱為“硅谷”。

硅谷SiliconValley第六頁第七頁，共70頁。

通過下列圖片你能總結歸納出硅元素在自然界中的存在形式嗎？觀察與思考硅的存在及性質第七頁第八頁，共70頁。1.自然界硅元素主要存在于:巖石、沙子和土壤2.地殼中的含量:排在第二位,氧的后面.3.自然界硅存在的形態(tài):硅無游離單質狀態(tài)，只有化合態(tài)。常常有硅的氧化物和硅酸鹽(一)硅元素在自然界中的存在和含量硅的存在及性質第八頁第九頁，共70頁。

你能畫出碳和硅的原子結構示意圖，并歸納出硅與碳在元素周期表中的位置與結構嗎？(二)硅在周期表中的位置與結構CSi

回憶總結硅的結構及性質第九頁第十頁，共70頁。

碳在第三周期、硅在第四周期且都在周期表中的第四主族,最外層有四個電子，既不易失去電子，也不易得到電子。所以硅的化學性質不如碳活潑,主要形成正四價化合物，碳和硅都是親氧元素，但是硅的親氧能力更強。因此碳和硅在自然界中存在形式有所不同。(二)硅在周期表中的位置與結構硅的結構及性質第十頁第十一頁，共70頁。

美麗的玻璃雕花藝術第十一頁第十二頁，共70頁。水晶第十二頁第十三頁，共70頁。水晶制品第十三頁第十四頁，共70頁?，旇У谑捻摰谑屙?，共70頁。瓷器是中國最偉大的創(chuàng)造之一，所以中國被譽為“瓷國”第十五頁第十六頁，共70頁。秦磚漢瓦秦始皇陵兵馬俑

秦始皇陵兵馬俑第十六頁第十七頁，共70頁。三峽大壩第十七頁第十八頁，共70頁。東方明珠

現代建筑離不開玻璃的裝飾和采光第十八頁第十九頁，共70頁。二氧化硅的存在1、二氧化硅（SiO2）結晶形（石英晶體）無定形——硅藻土{水晶瑪瑙二氧化硅的存在

什么是石英、水晶、瑪瑙？？硅石第十九頁第二十頁，共70頁。

具有彩色環(huán)狀或層狀的石英稱為瑪瑙第二十頁第二十一頁，共70頁。資料卡片

在25℃和101kPa的條件下，由單質碳生成1molCO2時放熱393.5kJ；而在同樣條件下，1mol硅生成1molSiO2時放熱910.9kJ。放熱越多，其生成物通常越穩(wěn)定，可見SiO2比CO2更容易生成，而且更穩(wěn)定。第二十一頁第二十二頁，共70頁。二氧化硅的晶體結構SiO2的晶體結構晶體Si的結構科學視野單質硅和SiO2都是正四面體結構。性質很穩(wěn)定二氧化硅的結構第二十二頁第二十三頁，共70頁。

二氧化硅的晶體結構二氧化硅的結構第二十三頁第二十四頁，共70頁。

每1個Si原子周圍結合4個O原子，Si在中心，O在四個頂角，同時每1個O原子周圍結合2個Si原子

二氧化硅中氧原子與硅原子個數比為2：1用SiO2來表示二氧化硅的組成，表示O與Si的原子個數比，不是分子式，是化學式

二氧化硅的晶體結構二氧化硅的結構第二十四頁第二十五頁，共70頁。

根據上述二氧化硅的結構及學過的二氧化碳的性質你能否判斷SiO2的物理性質和化學性質呢？主要用作裝飾物、石英坩堝、光導纖維等二氧化硅的性質想想議議第二十五頁第二十六頁，共70頁。(2)SiO2的物理性質

堅硬難熔固體，不溶于水第二十六頁第二十七頁，共70頁。

二氧化碳

二氧化硅第二十七頁第二十八頁，共70頁。

二氧化碳

二氧化硅

狀態(tài)物理性質化學性質與水反應與堿反應與堿性氧化物反應與酸反應

用途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OSiO2＋CaO=CaSiO3固態(tài)熔點低氣態(tài)熔點高、硬度大SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O

人工降雨，滅火等

裝飾、石英坩堝、光纖二氧化硅和二氧化碳性質比較第二十八頁第二十九頁，共70頁。

從表中可以看出，二氧化硅能與堿反應生成相應的鹽和水，是一種酸性氧化物，它不能通過溶于水得到相應的酸——硅酸。酸性氧化物一般不與酸發(fā)生化學反應，而二氧化硅卻能與氫氟酸發(fā)生反應，這也是工業(yè)上用氫氟酸雕刻玻璃的反應原理。以上兩點，屬二氧化硅的特性。由此，我們總結出二氧化硅的主要化學性質為：

不溶于水的酸性氧化物，能與氫氟酸反應。

二氧化硅和二氧化碳性質比較第二十九頁第三十頁，共70頁。二氧化硅的化學性質1.是酸性氧化物2.能與堿反應3.能與堿性氧化物反應4.能與氫氟酸反應（特性）【小結】二氧化硅與生產生活第三十頁第三十一頁，共70頁。

1,實驗室盛裝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反應生成可溶于水的Na2SiO3，使瓶塞部分粘結而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。

SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O

實驗室盛放氫氧化鈉溶液的試劑瓶你知道嗎？二氧化硅的性質和用途第三十一頁第三十二頁，共70頁。

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

＋4HF=SiF4↑＋2H2O3.某同學根據SiO2既可與堿反應,也能與氫氟酸反應,推斷SiO2為兩性氧化物.是否正確?2.實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？此反應常用于雕刻玻璃

不正確。因為二氧化硅跟氫氟酸反應產物不是鹽和水，所以不屬于兩性氧化物，但是屬于酸性氧化物。SiO2

＋4HF=SiF4↑＋2H2O二氧化硅的性質和用途

想一想，議一議第三十二頁第三十三頁，共70頁。

高純度的硅是常見的最重要的半導體材料，水泥、陶瓷、玻璃等是常見的重要的含硅無機非金屬材料。沙子――硅――芯片――計算機沙子――………―――光導纖維計算機光通信

你能在沙子與計算機之間、沙子與計算機光通信之間建立起某種聯(lián)系嗎?Si

價值5元的沙子SiO2點沙成金

價值5000元的芯片

想一想，議一議第三十三頁第三十四頁，共70頁?，F代通信用光纜光導纖維手術頭燈用光導纖維做無開刀手術光學纖維胃鏡二氧化硅的現代應用化學·技術·社會第三十四頁第三十五頁，共70頁。

二氧化硅難溶于水，那么如何制得硅酸呢？

硅酸凝膠經干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱為“硅膠”。

硅酸是一種弱酸，不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。——常用做干燥劑

2、硅酸（H2SiO3）想一想(1)性質:(2)制備:

【用途】：生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。常常用做干燥劑。第三十五頁第三十六頁，共70頁。

如何制取硅酸?

硅酸鈉溶液、酚酞、稀鹽酸、稀硫酸

實驗原理：實驗探究Na2SiO3+______H2SiO3實驗試劑：硅酸的性質和用途制取原理：強酸制弱酸第三十六頁第三十七頁，共70頁。

現象結論化學方程式離子方程式

滴入酚酞后溶液變紅，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，同時有白色膠狀沉淀產生a.Na2SiO3溶液呈堿性。b.可溶性硅酸鹽與鹽酸反應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+H2SiO3（膠體）SiO32-+2H+==H2SiO3（膠體）硅酸的性質和用途

【方法步驟】：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸閱讀課本P76探究實驗4-1第三十七頁第三十八頁，共70頁。

硅膠泳帽

硅膠干燥劑說明硅膠具有哪些性質？化學·技術·社會第三十八頁第三十九頁，共70頁。1.了解硅元素在自然界中的存在和含量，從硅元素的位置與結構推知其親氧性存在的兩種化合物———二氧化硅和硅酸。

2.二氧化硅的結構和性質

3.硅酸制取原理、性質和硅膠的用途

4.硅酸的酸性比碳酸弱的實驗事實學后應知第三十九頁第四十頁，共70頁。2.教學重點、難點教學重點教學難點

二氧化硅的結構

二氧化硅的性質和硅酸的制備第四十頁第四十一頁，共70頁。

作業(yè)：課本P80

——1、2、7、9、10第四十一頁第四十二頁，共70頁。第四章非金屬及其化合物

第二課時硅酸鹽、硅單質第四十二頁第四十三頁，共70頁。三、硅酸鹽和硅單質

第一節(jié)無機非金屬材料的主角——硅第四十三頁第四十四頁，共70頁。

本課學習內容

1.硅酸鹽的定義、性質和表示方法及工業(yè)產品

2.硅酸鈉的性質和用途

3.硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現白色渾濁的原因。

4.硅單質的性質及廣泛應用第四十四頁第四十五頁，共70頁。

硅酸鹽的豐富性和多樣性人面魚紋盆科學視野化學·技術·社會第四十五頁第四十六頁，共70頁?；瘜W·技術·社會第四十六頁第四十七頁，共70頁。

普通玻璃:Na2O·CaO·6SiO2化學·技術·社會第四十七頁第四十八頁，共70頁。

陶瓷

日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具化學·技術·社會第四十八頁第四十九頁，共70頁。

具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽——分子篩化學·技術·社會第四十九頁第五十頁，共70頁。

生物陶瓷——人造骨化學·技術·社會第五十頁第五十一頁，共70頁。硅酸鹽1、定義：

硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱2、性質：

硅酸鹽種類很多，大多數難溶于水，化學性質穩(wěn)定。最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，K2SiO3三、硅酸鹽

硅酸鹽的存在形式、性質、工業(yè)制備和用途第五十一頁第五十二頁，共70頁。1、硅酸鹽組成的表示方法：（1）化學式法：

適用于簡單的硅酸鹽如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。第五十二頁第五十三頁，共70頁。

活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系數配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數守恒原則配置系數。硅酸鈉：Na2SiO3

——Na2O·SiO2

硅酸鈣：CaSiO3

——

CaO·SiO2

高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4

——

Al2O3·2SiO2·2H2O

正長石：KAlSiO3不能寫成K2O·Al2O3·3SiO2,應寫成K2O·Al2O3·6SiO2（2）氧化物法資料卡片第五十三頁第五十四頁，共70頁。2、硅酸鹽在自然界的轉化

硅酸鹽礦石長期受到空氣中的二氧化碳和水的侵蝕后,逐漸風化分解,生成的可溶物質隨雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤膠體，因其表面巨大且一般帶負電，能吸附NH4+，K+等營養(yǎng)離子，從而具有保肥能力。硅酸鹽是如何具有保肥能力的？思考第五十四頁第五十五頁，共70頁。3、硅酸鈉（Na2SiO3）

硅酸鈉是白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿，是一種無色粘稠的液體，是一種礦物膠，黏性很強，可以作黏膠劑和木材防火劑。閱讀課本P65并探究實驗4-2小木條

放入蒸餾水中放入硅酸鈉飽和液中

現象

結論

水分蒸發(fā)后燃燒水分蒸干后不燃燒硅酸鈉能防火水不能防火（1）物理性質第五十五頁第五十六頁，共70頁。1.硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現什么現象？為什么？

2.將用水玻璃浸過的、長期存放的鮮蛋敲碎，你會看到什么現象？

硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現白色渾濁。因為發(fā)生下列反應：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓

能說明硅酸的酸性比二氧化碳酸性弱

觀察到鮮蛋沒有壞——用作防腐劑學后應知第五十六頁第五十七頁，共70頁。（2）硅酸鈉的化學性質

硅酸鈉的化學性質相對穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性好。①與酸反應Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓②與鹽反應CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3↓

+2NaCl第五十七頁第五十八頁，共70頁。（3）硅酸鈉的用途

可以作肥皂填料，可以用做建筑、紙張的黏合劑和木材、織物的防腐劑及防火劑6.硅酸鹽工業(yè)產品

傳統(tǒng)硅酸鹽工業(yè)三大產品有：

——玻璃、陶瓷、水泥。第五十八頁第五十九頁，共70頁。你認識這些常見的硅酸鹽產品嗎應用廣泛的硅酸鹽產品第五十九頁第六十頁，共70頁。四、硅單質化學·技術·社會第六十頁第六十一頁，共70頁。四、硅單質（Si）2.物理性質：3.化學性質

有金屬光澤的灰黑色固體，1.存在形式晶體硅無定形硅

你能根據硅的原子結構推測硅單質可能具有的化學性質

晶體硅的結構模型熔點高，硬度大。第六十一頁第六十二頁，共70頁。②在高溫條件下，單質硅能與O2和Cl2等非金屬單質反應。①常溫下化學性質不活潑，只能跟F2、HF和NaO