1、無機非金屬材料主角硅全套2020/12/192學習目標1、了解二氧化硅的存在、結構、性質及用途2、了解硅酸的制法、性質及用途3、硅的結構、性質、制法、用途4、硅酸鹽的性質及用途重難點：二氧化硅和硅酸的化學性質1 、硅的原子結構 硅原子和碳原子的最外電子層均有4個電子，其原子既不易失去也不易得到電子，主要形成四價的化合物。一、硅單質Si+14842 +642C2020/12/194自然界中有無游離態的硅?自然界不存在游離態硅。硅是一種親氧元素，主要以高熔點的SiO2及硅酸鹽的形式存在。硅太陽能電池2020/12/1952、硅的存在形式 硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占

2、地殼總量的90%以上。碳統治有機界：碳是構成有機物的主要元素。硅統治無機礦物界：硅是構成巖石與許多礦物的基本元素。自然界不存在游離態硅。硅是一種親氧元素，主要以高熔點的SiO2及硅酸鹽的形式存在于自然界。2020/12/1962、物理性質：1、存在形式晶體硅無定形硅硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。晶體硅的結構類似于金剛石，熔點(1410)和沸點都很高，硬度大。導電性介于導體和絕緣體之間。2020/12/1973、硅的晶體結構：每個硅原子通過4個共用電子對與周圍4個硅原子連接，成正四面體結構，向空間延伸，形成空間網狀結構。2020/12/1984、化學性質你能

3、根據硅的原子結構推測硅單質可能具有的化學性質2020/12/199在高溫條件下，單質硅能與O2和Cl2等非金屬單質反應。常溫下化學性質不活潑，只能跟F2、HF和 NaOH溶液反應。Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2硅單質的化學性質2020/12/1910高溫下，具有強還原性Si+O2 SiO2Si+CSiC （金剛砂)高溫Si + 2FeO SiO2 + 2Fe高溫Si+2Cl2SiCl42020/12/1911工業上，用焦炭在高溫下還原石英砂可制得粗硅，又能跟氯氣反應經提純得到 SiCl4后再用氫氣還原制得純硅：5、硅的工業制備硅單質SiO

4、22CSi(粗)2CO Si(粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(純)4HCl 2020/12/1912（1）反應中焦炭做（ ）A.還原劑 B.氧化劑 C.二者都不是（2）反應 屬于（ ），反應 屬于（ ）A.化合反應 B.分解反應 C.氧化還原反應 D.非氧化還原反應 E.置換反應AACCE做一做SiO22CSi(粗)2CO Si(粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(純)4HCl 根據以下反應回答下列問題：2020/12/19136、用途：太陽能電池、計算機芯片以及半導體材料信息技術等材料和人造衛星、登月車、火星探測器等動力設備新能源。硅太陽能電池硅芯片是各種計算機、微電

5、子產品的核心硅單質觀看下列圖片總結單質硅的用途2020/12/1914（1）制集成電路、晶體管、硅整流器等半導體材料（2）含硅4%的鋼可制變壓器鐵芯（3）含硅15%的鋼具有耐酸性，制耐酸設備2020/12/1915二、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（ SiO2）（1） SiO2的存在形態無定形（硅藻土）瑪瑙水晶水晶瑪瑙(無色透明)(彩色環帶或層狀)硅石結晶形沙子2020/12/1916（2）二氧化硅的晶體結構CO2的晶體結構SiO2的晶體結構 SiO2晶體是由Si和O按1:2的比例所組成的立體網狀結構的晶體。因此，通常用SiO2來表示二氧化硅的組成。 SiO2不是分子式，而是化學式（晶體中原子個數

6、最簡單的整數比）。【SiO4】四面體結構2020/12/1917 SiO2的網狀結構決定了它具有優良的物理和化學性質，加上SiO2在自然界的廣泛存在，從古到今都被人類廣泛地應用著。光導纖維石英坩堝玻璃儀器精美瓷器2020/12/1918 根據SiO2的存在和應用，請你分析以下問題： SiO2具有哪些物理性質？化學穩定性如何？你的根據是什么？SiO2的這些性質是由什么決定的？思考與交流：物理性質：難溶于水，熔點高，硬度大?；瘜W穩定性：化學性質很穩定，不活潑。 原因：SiO2的這些性質主要與它的結構有關， SiO2是正四面體的空間網狀結構，因此性質很穩定。2020/12/1919酸性氧化物 與堿性

7、氧化物反應生成鹽 SiO2+ CaO = CaSiO3 （3）化學性質: 高溫 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？ 因為堿液會跟玻璃塞中的SiO2反應，生成的硅酸鈉會把試劑瓶和玻璃塞粘連在一起。 硅酸鈉，水溶液俗名“水玻璃”，具有黏性，可用作粘合劑，也可用來制備硅膠和木材防火劑等。與強堿反應生成鹽和水 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2OCO2+ CaO = CaCO3 CO2 + 2NaOH = Na2CO3 +H2OCO2 + H2O = H2CO3CO2 + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3CO2+ C = 2CO SiO2不溶于水，

8、不能與水反應生成硅酸。2020/12/1920與C的反應 SiO2+ 2C = Si + 2CO 高溫與某些鹽的反應 SiO2+ Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 高溫 SiO2+ CaCO3 = CaSiO3 + CO2 高溫反應原理：高沸點物質制低沸點物質。 HF是唯一可以與SiO2 發生反應的酸，此反應用來雕刻玻璃。SiO2 + 4HF = SiF4+ 2H2O與HF的反應（ SiO2的特性）2020/12/19212、實驗室能不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸？ 不能。HF能腐蝕玻璃，要用塑料瓶裝，制取HF也不能用玻璃器皿而要用鉛皿。 1、某同學根據SiO2既可與氫氧化鈉反應，也能與氫

9、氟酸反應，推斷SiO2為兩性氧化物。是否正確? 不正確。因為二氧化硅只跟氫氟酸反應，不能與一般的酸反應，只是屬于酸性氧化物。【思考與交流】特性：與HF反應SiO2 4HF = SiF4 2H2O2020/12/1922用途：玻璃中含有SiO2,可用氫氟酸刻蝕玻璃。2、SiO2的用途:裝飾品石英坩堝光導纖維石英鐘表耐磨器皿建筑材料（沙子）氣態固態熔、沸點低熔、沸點高，硬度大CO2+H2O=H2CO3不能反應CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O不能反應SiO24HF = SiF42H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO CaSiO3高溫 可

10、溶于水不溶于水有粘性 小結：CO2和SiO2性質比較:2、 硅酸（ H2SiO3 ）Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaClP76 實驗4-1（1）制備 滴入酚酞溶液呈_；滴入鹽酸_,有_產生。 Na2SiO3呈堿性硅酸難溶于水酸性：HCl H2SiO3 紅色紅色逐漸褪去白色膠狀物質 思考：如何制得硅酸？能用SiO2與水反應制得嗎？ 由于SiO2不容于水，所以硅酸是通過可溶性硅酸鹽與其它酸反應制得的。思考：怎樣由二氧化硅制取硅酸？Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2

11、O反應原理：強酸制弱酸 思考：如何設計實驗比較硅酸和碳酸的酸性強弱？2020/12/1927實驗探究：提供以下藥品與儀器，請設計最合理的實驗方案比較硅酸和碳酸的酸性強弱。分液漏斗、試管、導氣管、雙孔橡膠塞稀HCl、大理石、 Na2SiO3溶液、飽和NaHCO3溶液藥品：主要儀器：Na2SiO3溶液飽和NaHCO3溶液大理石稀HClNa2SiO3+H2O+CO2H2SiO3+Na2CO3酸性：H2CO3 H2SiO3有白色膠狀物質產生如圖組裝好裝置，并檢查其氣密性；裝好藥品，打開分液漏斗上口玻璃塞，再擰開下面的活塞，緩慢滴加稀HCl，觀察現象。化學方程式：不穩定（比H2CO3穩定），受熱易分解

12、H2SiO3 = H2O + SiO2弱酸性 H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3（2）硅酸的性質2020/12/1929（3）硅膠制備： H2SiO3 硅酸凝膠 硅酸干凝膠 “硅膠”用途： 硅膠多孔，吸附水份能力強，常用作實驗室和袋裝食品，瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。逐漸聚合干燥脫水2020/12/1930小結、二氧化硅1、可分為晶體(石英和水晶)和無定形(硅藻土)，統稱為硅石2、晶體結構晶體中每個硅原子通過共價鍵與周圍4個氧原子結合成正四面體形結構單元,每個硅原子與兩個氧原子連接, 形成一種空間網狀結構，是原子晶體。2020/12/19313、物理性質硬度

13、大,熔點高,難溶于水4、化學性質：（1）酸性氧化物的通性：與堿性氧化物反應：SiO2+CaO=CaSiO3與強堿反應：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O與鹽反應：SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2 不與水反應 ：SiO2+H2OH2SiO32020/12/1932（2）特性：與氫氟酸反應SiO2+4HF=SiF4+2H2O5、用途制光導纖維石英玻璃制化學儀器石英表、石英鐘水晶制光學儀器和工藝品瑪瑙制精密軸承和裝飾品2020/12/1933種類繁多，結構復雜，用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示其組成二、硅酸鹽如Na2SiO3Na2OSiO2K(Al2Si3O10)(OH)2

14、K2O2Al2O36SiO22H2O1、Na2SiO3俗名：水玻璃、泡花堿具有黏合作用，并可作防火劑Na2SiO35H2O大蘇打、海波，照相工業用作定影劑2020/12/1934將下列天然硅酸鹽改寫成氧化物的形式：(1)石棉CaMg3Si4O12_。(2)綠柱石Be3Al2Si6O18_。(3)白云母H4K2Al6Si6O24_。(4)翡翠NaAlSi2O6_。用氧化物正確表達硅酸鹽的方法是：_2020/12/19352、硅酸鹽工業（閱讀課文）玻璃、水泥、陶瓷普通玻璃的制法1、原料：純堿、石灰石、石英2、原理：3、成份：硅酸鈉、硅酸鈣、石英4、水泥的原料：石灰石和黏土；成份：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣SiO2+ Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 SiO2+ CaCO3 = CaSiO3 + CO2 高溫 高溫2020/12/19361、關于二氧化硅說法錯誤的是