《2018年高中化學(xué) 專題3 豐富多彩的生活材料 第二單元 功能各異的無機(jī)非金屬材料課件5 蘇教版選修1 .ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018年高中化學(xué) 專題3 豐富多彩的生活材料 第二單元 功能各異的無機(jī)非金屬材料課件5 蘇教版選修1 .ppt（44頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、非金屬位于元素周期表的什么位置?,它們與人類的生存環(huán)境、生活和生產(chǎn)有何關(guān)系?,第四章 非金屬及其化合物,從沙灘到用戶,非金屬及其化合物,第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角________硅,1. 含量：,,硅在地殼中的含量?jī)H次于氧，居第二位。 硅是一種親氧元素，在自然界中只存在化合態(tài)，主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在。,,2. 結(jié)構(gòu),最外層均為4個(gè)電子，二者結(jié)構(gòu)相似有不同，硅與碳一樣，其原子既不易失去也不易得到電子，主要通過共價(jià)化合物的形式形成+4價(jià)的化合物。 碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素，而硅是構(gòu)成巖石和礦物的基本元素。,天 然 的 SiO2 硅 石,,,一. 二氧化硅,1. SiO2的存在,,,,2

2、. SiO2的結(jié)構(gòu) (結(jié)晶形）,正四面體 空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 硅氧比例：1：2 沒有SiO2 分子存在，只存在硅氧原子,水 晶,瑪 瑙,,信息高速公路骨架——光導(dǎo)纖維,二氧化硅 天然的二氧化硅也叫硅石。石英晶體是結(jié)晶的二氧化硅.砂、石英、水晶的主要成分都是SiO2,純凈的二氧化硅是無色透明的，二氧化硅的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了二氧化硅硬度大，熔沸點(diǎn)高、不溶于水。,3、物理性質(zhì):,4、 SiO2的化學(xué)性質(zhì):,二氧化硅是一種酸性氧化物，是硅酸的酸酐，在一定條件下能與強(qiáng)堿、堿性氧化物和某些鹽反應(yīng)，但不能與水反應(yīng),（1）SiO2不與水、一般的酸反應(yīng)。但可以與氫氟酸（HF）反應(yīng)， 這是二氧化硅的特性，,SiO2

3、+4HF=SiF4↑+2H2O 注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用HF來刻蝕玻璃。,想一想： 實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？,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。,（2） 跟堿反應(yīng)： SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O ，,思考：實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而為什么不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有SiO2）,NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘結(jié)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。,（3）與堿性氧化物反應(yīng) SiO2＋CaO ＝ CaSiO3 ，,高溫,（4）高溫條件下，SiO2可以與

4、Na2CO3、 CaCO3等鹽反應(yīng)。(補(bǔ)充) 工業(yè)制玻璃原理： SiO2 + Na2CO3 高溫 Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 高溫 CaSiO3 + CO2↑,（5）弱氧化性：二氧化硅中硅元素的化合價(jià)為+4價(jià)，是硅元素的最高價(jià)態(tài)，因此具有 一定的氧化性，能被C、Mg等還原劑還原。（補(bǔ)充） SiO2 + 2C 高溫 Si+2CO SiO2 + 2Mg 高溫 Si +2MgO,5、SiO2的用途,光導(dǎo)纖維 石英：耐高溫化學(xué)儀器、石英電子表 石英鐘 水晶：電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器、 高級(jí)工藝品和眼鏡片 瑪瑙：精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品,二氧化硅的

5、用途,無色固體、高,無色氣體、低,大、難溶,小、可溶于水,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,SiO2+CaO=高溫=CaSiO3 SiO2+Na2O=高溫=Na2SiO3,CO2+Na2O=Na2CO3,SiO2+2C =高溫=Si +2CO,CO2+2C =高溫=2CO,SiO2+4HF =SiF4↑ +2H2O,SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑,CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3,思考：SiO2是硅酸的酸酐， 可以用SiO2與水反應(yīng)制備H2SiO3嗎？,思考：SiO

6、2既能和NaOH反應(yīng)， 又能和HF反應(yīng)，二氧化硅 屬于兩性氧化物嗎？,由于SiO2不溶于水，也不與水反應(yīng)，所以不能用SiO2與水反應(yīng)直接制得硅酸。通?？捎每扇苄怨杷猁}與其它酸反應(yīng)制得硅酸。,二、硅酸（H2SiO3）,1、硅酸的制備：,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓,離子方程式：,SiO32- + 2H+ = H2SiO3↓,強(qiáng)調(diào)：硅酸是常見的唯一不溶于水的酸，且不能由酸酐SiO2和水反應(yīng)制得,[思考]：實(shí)驗(yàn)室制備H2SiO3的反應(yīng)原理是什么？,【實(shí)驗(yàn)4-1】在試管中加入3-5mL硅酸鈉溶液，滴入1-2滴酚酞溶液，在用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，至溶液紅

7、色變淺并接近紅色消失停止，靜置，觀察變化過程及其現(xiàn)象?！疽曨l】,①弱酸性：硅酸是一種很弱的酸，酸性比碳酸弱。 Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3↓,②不穩(wěn)定性： 硅酸受熱分解：H2SiO3 △ SiO2 + H2O,2、硅酸的性質(zhì),（1）物理性質(zhì)：,硅酸為白色膠狀固體，難溶于水，難揮發(fā)。,（2）化學(xué)性質(zhì)：,思考：向Na2SiO3溶液中通人CO2，有什么現(xiàn)象？,3、硅酸的用途（圖片4—7） 硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水可以制得硅酸干凝膠，稱 為“硅膠”，硅膠具有很強(qiáng)的吸水性，常用作 干燥劑和催化劑的載體。,想一想：制玻璃時(shí)會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)： SiO2 + Na2CO3

8、 高溫 Na2SiO3 + CO2↑。 該反應(yīng)能否說明H2SiO3酸性比H2CO3 強(qiáng)？,【例1】下列說法正確的是（ ） A、二氧化硅溶于水顯酸性 B、將二氧化碳通入硅酸鈉溶液中可以制得硅酸 C、根據(jù)反應(yīng)SiO2 + Na2CO3 高溫 Na2SiO3 + CO2↑ 可以推知硅酸的酸性比碳酸的酸性強(qiáng) D、二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸,三．硅酸鹽,1．硅酸鹽簡(jiǎn)介： 硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。 硅酸鹽的組成和結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，是構(gòu)成地殼巖石的重 要成分，自然界中存在各種天然硅酸鹽礦物。,絕大部分硅酸鹽都難溶于水，常見的易溶于水的硅酸鹽是Na2SiO3 、Na2SiO3

9、是最簡(jiǎn)單的硅酸鹽，其水溶液俗稱水玻璃，是制造硅膠和防火劑等的主要原料。,2．硅酸鹽的表示方法：硅酸鹽種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其表示方法有兩種。,（1）鹽化學(xué)式法：一般用于簡(jiǎn)單的硅酸鹽。如 硅酸鈉：Na2SiO3 , 硅酸鈣：CaSiO3,(2)氧化物法：復(fù)雜的硅酸鹽表示一般用二氧 化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成。,硅酸鈉：Na2O.SiO2 石棉：CaO.3MgO.4SiO2 普通玻璃的大致成分：N a2O.CaO.6SiO2 水泥的主要成分： 3CaO.SiO2; 2CaO. SiO2; 3CaO.Al2O3, 黏土的主要成分：Al2O3. 2SiO2.2H2O,例如：硅酸鈉：Na2S

10、iO3： ； 高嶺土：Al2(Si2O5)(OH)4表示為： ； 長(zhǎng)石：KAlSi3O8表示為： ； 鈉長(zhǎng)石：N aAlSi3O8表示為： ；,改寫規(guī)律：,1、順序：活潑金屬氧化物 . 較活潑金屬氧化物 . 二氧化硅.水,2、改寫原則： （1）各原子個(gè)數(shù)比符合原來的組成， 若出現(xiàn)分?jǐn)?shù)應(yīng) 化為整數(shù)。 （2）各元素的化合價(jià)不能改變。,特別提醒：硅酸鹽寫成氧化物的形式，是為了簡(jiǎn)化 對(duì)硅酸鹽組成的表示方法，實(shí)際上硅酸鹽不是以簡(jiǎn)單 氧化物的形式存在。,3．硅酸鹽的性質(zhì)：,硅酸鹽是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固態(tài)物質(zhì)，大多數(shù)難溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定 。,Na2SiO3 + CO2 + H

11、2O = Na2CO3 + H2SiO3↓,1、最常見的硅酸鹽――Na2SiO3的物理性質(zhì),易溶于水，俗名泡花堿，水溶液俗稱水玻璃，呈堿性，具有黏合性,2、Na2SiO3的化學(xué)性質(zhì),（1）與酸反應(yīng)：Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl +H2SiO3↓,（2）具有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，即能耐高溫。(實(shí)驗(yàn)4-2）,3、硅酸的用途--------制備硅膠和木材防火劑,思考：結(jié)合性質(zhì)，Na2SiO3溶液應(yīng)如何保存？,4．三種常見的硅酸鹽產(chǎn)品,水泥、玻璃、陶瓷是傳統(tǒng)的、重要的無機(jī)非金屬材料。,,,5．特殊功能的含硅物質(zhì)（閱讀教材） （1）金剛砂（SiC）具有類似 金剛石 的結(jié)構(gòu)， 硬度 大 ，可

12、以用作砂紙、砂輪磨料。 （2）硅鋼（含硅4％）具有很高的 導(dǎo)磁性 ， 主要用作變壓器鐵芯。 （3）硅橡膠：既耐 高溫 又耐 低溫 ， 可用于制造火箭，導(dǎo)彈的零件。 （4）人工制造的分子篩（具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽）， 主要用作 吸附劑 和 催化劑 6．新型陶瓷： 主要有 、 、 、 幾類。,,四、硅單質(zhì),1、地殼中的存在,硅在地殼中的含量?jī)H次于氧，在地殼中居第二位， 主要以氧化物及其硅酸鹽的形式存在， 自然界中無游離態(tài)的硅。,2、硅的結(jié)構(gòu),單質(zhì)硅有 晶體硅 和 無定形 兩類。 晶體硅的結(jié)構(gòu)與金剛石的結(jié)構(gòu)相似。,晶體硅是有 金屬 光澤的 黑色固體，熔點(diǎn) 高

13、、 硬度 大 、有 脆性 性，是良好的 半導(dǎo)體材料 。,3、硅的物理性質(zhì),與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3↓ +2H2↑,4、硅的化學(xué)性質(zhì),（1）在常溫下，硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氟氣（F2）、氫氟酸（HF）和強(qiáng)堿外，硅與其他物質(zhì)如O2、 Cl2、 H2SO4、HNO3均不反應(yīng)。,Si + 2F2 = SiF4,Si + 4HF = SiF4 + 2H2↑,討論：能與NaOH溶液反應(yīng)的產(chǎn)生H2的單質(zhì)一定是鋁嗎？,（2）在加熱或高時(shí)，能與O2、 Cl2、C等反應(yīng),Si+C =高溫=Si C,Si+O2=高溫=Si O2,Si+2Cl2=高溫=Si Cl4,5、硅的用途,半導(dǎo)體材料、新型能源（如光電池）,例2、在無機(jī)非金屬材料中硅一直扮演著重要的角色， 下面幾種物質(zhì)中含有硅單質(zhì)的是（ ） A、瑪瑙 B、光導(dǎo)纖維 C、太陽能電池板 D、水晶,5、硅的制備,（1）粗硅的制備：SiO2 + 2C 高溫 Si（粗硅）+2CO,（2）純硅的制備： Si（粗硅） + 2C l2高溫 = Si C l4,Si C l4+2H2= Si（純硅） +4HC l,