高一化學(xué)第四章第一節(jié)-無機(jī)非金屬材料的主角

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,地殼中各元素含量示意圖,硅在地殼中含量第二，硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成的巖石、 沙子和土壤，約占地殼的90以上。,從原子角度認(rèn)識硅原子,既不易失去電子，也不易得到電子，主要形成四價化合物,C,Si,一、硅的存在 1在地殼中的含量僅次于 ，居于第 位； 2在自然界中沒有 態(tài)的硅，只有以 態(tài)存在的硅。如 、 等； 3化合態(tài)的硅廣泛存在于地殼的各種 和 里，是構(gòu)成 和 的主要成分。,化合,二氧化硅,硅酸鹽,礦物,巖石,礦物,巖石,二,氧,游離,巖石,沙灘,土壤,硅酸鹽,二氧化硅,Si,一、二氧化硅（ SiO2 ）,結(jié)晶形（石英晶體） 無定形硅藻土,

2、水晶 瑪瑙,1.存在:,天然的SiO2稱為硅石,硅石,無色透明,彩色環(huán)帶或?qū)訝?水晶,瑪瑙,天然水晶,紫水晶,薔薇石英,茶晶,黃水晶,天然瑪瑙,純凈硅藻土,硅藻土濾芯,硅藻土催化劑載體,硅藻土 本質(zhì)上是含水的無定形二氧化硅，優(yōu)質(zhì)的天然硅藻土SiO2含量一般在70%以上。 硅藻土具有良好的化學(xué)惰性、合適的比表面、良好的孔隙率以及耐磨、耐酸、耐熱等特性,2.結(jié)構(gòu):,四面體 每1個Si原子周圍結(jié)合4個O原子，Si在中心,O在四個頂角.,金剛石的結(jié)構(gòu),金剛石的晶體結(jié)構(gòu),二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu),看到這樣兩張圖片，你能產(chǎn)生哪些聯(lián)想？,二氧化硅晶體結(jié)構(gòu),基本結(jié)構(gòu)單元,SiO2晶體的基本結(jié)構(gòu)單元呈 形，每個Si原

3、子周圍結(jié)合 個O，每個O原子跟 個Si相結(jié)合，Si與O原子按 的比例組成 的晶體。,四面體,4,2,1：2,立體網(wǎng)狀,用SiO2來表示二氧化硅的組成,表示O與Si的原子個數(shù)比,不是分子式是化學(xué)式，晶體中不存在單個SiO2分子。,3.應(yīng)用,SiO2的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定它具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，加上SiO2在自然界的廣泛存在，因此從古到今都被人類廣泛地應(yīng)用著,水晶制品,瑪瑙制品,飾品,4.物理性質(zhì)： .,根據(jù)SiO2的存在和應(yīng)用，請你分析以下問題： SiO2具有哪些物理性質(zhì)？化學(xué)穩(wěn)定性如何？,化學(xué)性質(zhì)： .,硬度大，熔沸點高，不溶于水,通常很穩(wěn)定,【 討論 】為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用

4、玻璃塞？(玻璃中含有SiO2),二氧化硅是堅硬、難熔的固體，不溶于水， 不導(dǎo)電，純凈的二氧化硅晶體無色透明。,5.化學(xué)性質(zhì)：,SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,是 性氧化物,SiO2+H2O 不能與水反應(yīng),注意：保存堿性試劑只能用橡皮塞，酸性試劑用玻璃塞,俗稱水玻璃，我是粘結(jié)劑哦,酸,與堿反應(yīng),與堿性氧化物反應(yīng),不與水反應(yīng),與酸只與HF反應(yīng)（特性） （唯一與SiO2反應(yīng)的酸）,SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,此反應(yīng)可用于工藝上雕刻玻璃，保存氫氟酸只能用塑料瓶,在玻璃表面涂上一層石蠟,在石蠟上雕刻出花紋，向挖空部分加少量氫氟酸,洗掉酸并去掉石蠟,與水反應(yīng),與堿性

5、氧化物反應(yīng),與堿反應(yīng),CO2 + H2O = H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,不能反應(yīng),SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,只與氫氟酸反應(yīng),氣 態(tài),固 態(tài),熔沸很低,熔點高，硬度大,能溶于水,不溶于水,人工降雨，滅火,飲料等,光纖等,二氧化碳與二氧化硅比較,試劑 二氧化硅 氫氧化鈉溶液 氫氟酸 濃硫酸,試劑瓶 細(xì)口磨口塞 廣口瓶 細(xì)口塑料瓶 細(xì)口橡皮塞,1、 實驗室有五種試劑，根據(jù)它們各自的性質(zhì)，必須選擇適當(dāng)?shù)脑噭┢渴⒎?，請在對?yīng)的各種試劑瓶和所裝試劑之間進(jìn)行連線。,課堂練習(xí),二、硅酸,1.硅酸的制備,方案1：利用SiO2與水反應(yīng)

6、制取,方案2：強(qiáng)酸制弱酸,提示：酸性：HCIH2CO3H2SiO3,發(fā)散思維：硅和碳同一主族，都為+4價，碳酸制取與硅酸制取應(yīng)有一定相似之處,Na2SiO3溶液與鹽酸和反應(yīng)的化學(xué)方程式： ；,紅,堿,白色的膠狀沉淀生成,Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl,不溶于水的白 色固體,1.硅酸的制備,1.制備,Na2SiO3 + 2HCl=H2SiO3 +NaCl,2.物理性質(zhì),白色的不溶于水的固體,3.化學(xué)性質(zhì),極弱酸性，比碳酸還弱，不能使指示劑變色,Na2SiO3溶液與CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式： 酸性:碳酸比硅酸強(qiáng),Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+ H2SiO3,

7、Na2SiO3與酸反應(yīng)時生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠（能流動），當(dāng)硅酸的濃度較大時，就會形成硅酸凝膠（不能流動），硅酸凝膠經(jīng)過干燥脫水就形成硅膠。 .硅膠的用途： 干燥劑（吸水）， 吸附劑（多孔）， 催化劑的載體。,三、硅酸鹽 1硅酸鹽及其性質(zhì) 硅酸及其縮水結(jié)合而成的各種酸所對應(yīng)的鹽統(tǒng)稱硅酸鹽。 硅酸鹽組成的表示方法： (1)化學(xué)式表示法，如：硅酸鈉：Na2SiO3、硅酸鈣：CaSiO3，此法用于組成簡單的硅酸鹽。 (2)氧化物表示法，硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分，種類很多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用氧化物的形式來表示組成。其表示方式： 例如，硅酸鈉：Na2SiO3Na2OSiO2 高嶺石：Al2(

8、Si2O5)(OH)4Al2O32SiO22H2O。,活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水,硅酸鹽改寫成氧化物形式規(guī)律如下： 1氧化物的排列順序 活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水 2氧化物之間以“”隔開。 3氧化物前的化學(xué)計量數(shù)配置原則：各元素原子總個數(shù)比符合原來的組成。 4化學(xué)計量數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)應(yīng)化為整數(shù)。例如：鈉長石NaAlSi3O8不能寫成 Na2O Al2O33SiO2， 應(yīng)寫成Na2OAl2O36SiO2。 5各元素化合價保持不變。 6變價元素按“先低價后高價”的規(guī)律書寫。,例題：“911”事件發(fā)生后，美國世貿(mào)大廈轟然倒下。在清理廢墟中，人們發(fā)現(xiàn)有很多石棉。石棉是一種具有

9、壓伸強(qiáng)度大、柔韌性強(qiáng)、耐熱、耐火焰、耐酸和堿腐蝕，而且價格低廉的硅酸鹽。石棉有毒，能使人患肺癌。 (1)有一種石棉礦叫做青石棉，其化學(xué)式為Na2Fe5Si8H2O24，寫成氧化物形式的化學(xué)式為_。 (2)三硅酸鎂是一種胃病患者常用的制酸劑，試寫出三硅酸鎂(Mg2Si3O8nH2O)中和胃酸(主要成分為鹽酸)的化學(xué)反應(yīng)方程式_。 (3)生產(chǎn)玻璃的原料之一是正長石KAlSi3Ox，x是_，以氧化物形式表示為_。,Na2O3FeOFe2O38SiO2H2O。,Mg2Si3O8nH2O4HCl=2MgCl23SiO2(n2)H2O,K2OAl2O36SiO2,8,名 稱：硅酸鈉。 分子式：Na2SiO

10、3 性 質(zhì)：白色晶體，可溶 于水，其水溶液 俗稱“水玻璃” 和“泡花堿” 用 途：是制造硅膠和木 材防火劑等的原 料。,硅酸鈉,實驗4-2（P77）,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,用水浸泡過的木材或織物可燃燒,2硅酸鹽的性質(zhì) (1)Na2SiO3是極少數(shù)可溶于水的硅酸鹽的一種，其他可溶性的硅酸鹽還有 。 (2)Na2SiO3的水溶液俗稱 ，是建筑業(yè)中常用的一種 ，也是一種礦物膠；用水玻璃浸泡過的木材、紡織品既 又 。 (3)Na2SiO3溶液呈堿性，易吸收空氣中的CO2，化學(xué)方程式 ，因此Na2SiO3溶液要 保存。,K2SiO3,水玻璃,耐腐蝕,不

11、易著火,密封,黏合劑,H2O=Na2CO3H2SiO3,Na2SiO3CO2,石榴子石(3CaO.Al2O3.3SiO2),橄欖石(2MgO.SiO2),常見的硅酸鹽,三大硅酸鹽產(chǎn)品：陶瓷、水泥、玻璃,t,硅酸鹽很早就為我們的生活造福了！,中國古代出土的陶器,古老的建筑離不開陶瓷磚瓦,CHINA陶瓷白如玉、薄如紙、明如鏡、聲如磬,日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具,陶器的制作工序,氮化硅陶瓷制品,新型陶瓷制成的人造骨,玻璃讓我們的生活變得更加明亮和璀璨,玻璃的制作工序,變色玻璃,鋼化玻璃,現(xiàn)代建筑業(yè)的寵兒水泥,水泥的制造工序,雄偉的體育館,三峽工程,世貿(mào)大廈,傳統(tǒng)的硅酸鹽材料水泥、玻璃、陶瓷,黏土、

12、石灰石,石灰石、純堿、石英,黏土,水泥回轉(zhuǎn)窯,玻璃熔爐,陶瓷窯,高溫,高溫,硅單質(zhì)直至19世紀(jì)才誕生,1823年 瑞典貝采利烏斯（Jons Jacob Berzelius）用金屬鉀還原四氟化硅制得單質(zhì)硅 。,四、硅單質(zhì),1、存在：硅有晶體硅和無定形硅兩種。,2、物理性質(zhì)：晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(1410)和沸點都很高，硬度大。,3、化學(xué)性質(zhì)：常溫下硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不活潑,導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。,Si + O2 = SiO2,-1-,在高溫條件下，單質(zhì)硅能與O2和Cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。,常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，只能跟F2、HF和 NaOH溶液反應(yīng)。,Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2,Si2NaOHH2ONa2SiO32H2,SiO2 SiO2,4、制法,SiO2 + 2C = Si + 2C