新教材高中化学第四章材料家族中的元素第一节硅无机非金属材料课件鲁科版必修1

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第 4 章 材料家族中的元素 学习目标 第 1 节 硅 无机非金属材料 1.了解硅及二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用。 2.了解硅在半导体工业和二氧化硅在现代通信业的重要应用，传统的硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料在生产、生活中的重要应用。 3.体会组成材料的物质的性质与材料性能的密切关系，认识新材料的开发对人类生产、生活的重要影响，学会关注与化学有关的社会热点问题。 一、预习点拨： 1 、自然界中的硅都是化合态，在地壳中含量居第二位。 2 、硅有晶体硅和无定形硅两种，两者互为同素异形体。 3 、晶体硅是非金属单质，但是具有金属光泽。 4 、最早使用的半导体材料是 Ge, 现在使用的半导体材料是 Si 。 Si 是半导体， SiO 2 是绝缘体。 5 、 Si 用于制造太阳能电池， SiO 2 用于制造光导纤维。 7 、沙子、石英、水晶、玛瑙的主要成分就是 SiO 2 。 9 、硅酸（ H 2 SiO 3 ）是一种难溶于水，受热易分解，酸性比碳酸弱的弱酸。 10 、硅酸钠水溶液又称水玻璃、泡花碱，是一种粘合剂。 8 、单质硅与 SiO 2 的硬度大、熔沸点都很高， 结构和金刚石类似。 6 、 SiO 2 是由硅原子和氧原子构成的 。 最外层电子数都是 4 个 硅和碳一样 , 其原子既不易失去又不易得到电子。 结论：常温下硅的化学性质不活泼 。 硅、碳原子结构与化学性质的分析归纳： 硅的原子结构示意图 碳的原子结构示意图 化学性质 常温下： 性质稳定，除 氟气、氢氟酸、氢氧化 钠 外，一般不反应。 加热下： Si+O 2 == SiO 2 了解： Si+4HF = = SiF 4 ↑ +2H 2 ↑ 记忆： Si+2NaOH+H 2 O = = Na 2 SiO 3 +2H 2 ↑ Si+2Cl 2 ===SiCl 4 高温 硅的工业制法 制 粗硅 ： SiO 2 +2C ===Si + 2 CO ↑ 氧化剂： SiO 2 高温 还原剂： C 注意产物是 CO 转移电子为？ 制备高纯度的硅： Si+2Cl 2 ===SiCl 4 高温 SiCl 4 +2H 2 ===Si+4HCl 高温 二氧化硅与二氧化碳的比较 二氧化碳 CO 2 二氧化硅 SiO 2 物质分类 与碱性氧化物（ CaO ） 与 NaOH 反应 与水反应 均属于酸性氧化物 CaO ＋ SiO 2 CaSiO 3 高温 CO 2 ＋ 2NaOH ＝ Na 2 CO 3 +H 2 O CO 2 ＋ NaOH ＝ NaHCO 3 SiO 2 ＋ 2NaOH=Na 2 SiO 3 +H 2 O CO 2 ＋ H 2 O ＝ H 2 CO 3 不反应（重点） 不反应 SiO 2 +4HF==SiF 4 ↑ + 2H 2 O CO 2 ＋ CaO ＝ CaCO 3 高温 与酸不反应 2 、实验室盛放 NaOH 溶液的试剂瓶用橡皮塞 而不用玻璃塞 , 你知道是为什么吗 ? 3 、 SiO 2 是酸性氧化物，如何制取 H 2 SiO 3 ? 1 、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸 (HF) ？ 玻璃花雕刻工艺 ? SiO 2 +4HF==SiF 4 ↑ + 2H 2 O SiO 2 ＋ 2NaOH ==Na 2 SiO 3 +H 2 O 生成的硅酸钠是一种粘合剂易将瓶塞和瓶口粘结在一起。 Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2 ==H 2 SiO 3 ↓ +Na 2 CO 3 无机非金属材料 硅酸盐产品 陶瓷 水泥 玻璃 三、传统无机非金属材料 —— 硅酸盐产品 三种硅酸盐工业生产比较 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 ____________ _____________ ______ _____ 主要设备 ____________ ________ 陶瓷窑 生产条件 高温 石灰石、黏土 纯碱、石灰石 黏土 水泥回转窑 玻璃窑 和石英 a. 表示顺序为：活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水； b. 氧化物之间用 “ ● ” 隔开； c. 氧化物的系数若出现分数时应化为整数。 如 : 钾长石 (KAlSi 3 O 3 ) K 2 O ● Al 2 O 3 ● 6SiO 2 硅酸钠（ Na 2 SiO 3 ） Na 2 O ● SiO 2 钠长石（ NaAlSi 3 O 3 ) Na 2 O ● Al 2 O 3 ● 6SiO 2 硅酸盐组成的表示方法： ① 盐式法： ② 氧化物式法： CaSiO 3 CaO· SiO 2 玻璃 普通玻璃 : 以纯碱、石灰石和石英 (SiO 2 ) 为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。 ① 有关反应的化学方程式： Na 2 CO 3 +SiO 2 ==== Na 2 SiO 3 +CO 2 ↑ CaCO 3 +SiO 2 ==== CaSiO 3 +CO 2 ↑ ② 主要成分： Na 2 SiO 3 、 CaSiO 3 、 SiO 2 (Na 2 O•CaO•6SiO 2 ) 硅酸 ( H 2 SiO 3 ) 1 、制备: 如何制得硅酸？能用 SiO 2 与水反应制得吗？为什么？ 向饱和 Na 2 SiO 3 溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸 滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成 Na 2 SiO 3 溶液呈碱性，与酸反应生成了 H 2 SiO 3 Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 + 2NaCl Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2 =H 2 SiO 3 +Na 2 CO 3 ①物理性质:白色,胶状, 不溶于水 ②化学性质:弱酸性， 酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色，能与碱反应生成盐和水 H 2 SiO 3 +2NaOH==2 H 2 O + Na 2 SiO 3 ③不稳定性 H 2 SiO 3 ===H 2 O+SiO 2 加热 2、硅酸的性质: 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，在自然界分布极广。硅酸盐是一类结构复杂的化合物，一般都不溶于水，化学性质很稳定。 硅酸钠（Na 2 SiO 3 ) Na 2 SiO 3 是白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃，是无色粘稠状液体，是一种矿物胶。常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。在空气中易变质 ： 2 、在多年使用的厨房里，久未更换的玻璃往往失去光泽，严重的还会形成白色斑点，这种现象化学上叫做“碱析”，产生碱析的化学方程式为 ___________________ 。 学以致用 1 、三硅酸镁被用来治疗胃酸过多引发的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁（ Mg 2 Si 3 O 8 · n H 2 O ）写成氧化物的形式为 。 2MgO.3SiO 2 . n H 2 O Na 2 SiO 3 +CO 2 +H 2 O=H 2 SiO 3 ↓ +Na 2 CO 3 硅元素 单质硅 Si + F 2 Si + HF Si + NaOH 加热能与某 些非金属单 质 (O 2 、 Cl 2 ) 反应 O 2 Na 2 SiO 3 、 CaSiO 3 二氧化硅是光导纤维 的主要原料，光导纤 维可用作通讯材料和 制造医用内窥镜等 硅可制造集成路、太阳能电池等；硅合金可用来制造变压器铁芯、耐酸设备等 只有化合态 SiO 2 硅酸盐 C 高温 HF 无游离态 常温不活泼