新人教版高一化学必修一第四章第一节《无机非金属材料的主角硅》第一课时课件.ppt
人教版高中化学必修一第四章非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角硅,第一课时,二氧化硅和硅酸,通过下列图片总结归纳出硅元素在自然界存在于哪些物质中？,观察与思考,画出碳和硅原子结构示意图，并归纳总结碳和硅在自然界中的存在形式,回忆总结,碳和硅的位置与结构,碳和硅的最外层都有四个电子，既不易失去电子，也不易得到电子。主要形成四价化合物，碳和硅都是亲氧元素但是硅的亲氧能力更强。因此碳和硅在自然界中存在形式有所不同。,C,Si,碳和硅在自然界中存在形式对比,碳：单质和化合态形式硅：无游离态，只有化合态形式（氧化物和硅酸盐）,1.二氧化硅（SiO2）,自然界中的SiO2硅石,结晶形（石英晶体）无定形硅藻土,每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角.同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。,硅原子,SiO4四面体,二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1,用SiO2来表示二氧 化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式,科学视野,二氧化硅的结构,CO2+H2O=H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,CO2+CaO=CaCO3,不反应,SiO2 2NaOH=H2O+Na2SiO3（水玻璃，用作粘合剂）,SiO2CaO 高温 CaSiO3,固 态,熔点低，溶于水,气 态,熔点高、硬度大，不溶于水,SiO2 4HF=SiF4 2H2O,二氧化硅的性质,猜一猜,根据二氧化硅的存在形式及二氧化硅的性质 讨论其用途,主要用作装饰、石英坩埚、光纤,现代通信用光缆,光学纤维胃镜,用光导纤维做无开刀手术,光导纤维手术头灯,1、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？,NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成 Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O,想一想,3、某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,推断SiO2为两性氧化物.是否正确?,动动脑筋,2、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不 能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。SiO2 4HF=SiF4 2H2O,此反应常用于雕刻玻璃,不正确。因为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不跟其它酸反应，而是属于酸性氧化物。,想一想：怎样设计实验制取H2SiO3呢？,2、硅酸（H2SiO3）,CO2H2OH2CO3SiO2能与水直接化合成H2SiO3吗？,制取原理：强酸制弱酸,滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生,a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d、静置则形成硅酸沉淀。,阅读课本P76并探究实验4-1,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（胶体）,SiO32-+2H+=H2SiO3（胶体）,SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3,Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3,用什么实验事实能够证明硅酸的酸性比碳酸的酸性弱？,向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体，出现白色浑浊，即用H2CO3可制得H2SiO3，可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。（强酸制弱酸）,合作探究,硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。常常做干燥剂。,用途,课堂练习,1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是（）A.熔点很高 B.与水反应生成对应的酸 C.可与烧碱反应生成盐 D.坚硬,2、下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是（）A.HF溶液 B.KOH溶液 C.盐酸 D.水玻璃,B,C,5.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（）A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3 C.Na2ONa2CO3 D.SiO2H2SiO3,3.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实（）A.CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水 B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅胶C.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成硅酸沉淀,4.能将Na2SiO3、CaCO3、SiO2三种白色粉末鉴别开来的试剂是（）A.NaOH溶液 B.水 C.氢氟酸 D.稀盐酸,B,C,D,第二课时,二、硅酸盐1.硅酸盐的定义、性质和表示方法及工业产品2.硅酸钠的性质和用途3.硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊的原因。三、硅单质硅单质的存在形式、性质、工业制备和用途,二、硅酸盐,1、定义：,硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称,2、性质：,硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，Ka2SiO3,3、表示方法：,（1）化学式法：,适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。,活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。硅酸钠：Na2SiO3 Na2OSiO2 硅酸钙：CaSiO3 CaOSiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO22H2O 正长石：KAlSiO3不能写成 K2O Al2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2,（2）氧化物法：,资料卡片,4、硅酸盐在自然界的转化,硅酸盐矿石长期受到空气中的二氧化碳和水的侵蚀后,逐渐风化分解,生成的可溶物质随雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤胶体，因其表面巨大且一般带负电，能吸收NH4+，K等营养离子，从而具有保肥能力。,硅酸盐是如何具有保肥能力的？,思考,5、硅酸钠（Na2SiO3）,硅酸钠是白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，是一种矿物胶，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。,阅读课本P65并探究实验4-2,水分蒸发后燃烧,水分蒸干后不燃烧,硅酸钠能防火,水不能防火,（1）、硅酸钠的物理性质,问一问,硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？,硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。因为发生下列反应：,（2）、硅酸钠化学性质,硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性好。,Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3,（3）、用途,可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的黏合剂和木材、织物的防腐剂及防火剂,与盐反应,与酸反应,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3,CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl,看一看,你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗,5、硅酸盐工业产品,传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥。,练习1.下列说法正确的是（）A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品B.水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2C.SiO2很稳定，与所有的酸都不反应D.将石棉（CaMg3Si4O12）化学式改写成氧化物的形式：3(MgOCaO)4SiO2,A,科学视野,新型陶瓷,人造关节,高压钠灯,高温结构陶瓷 1.氧化铝陶瓷,陶瓷机械零件,三、硅单质（Si）,2、物理性质：,3、化学性质,有金属光泽的灰黑色固体，熔点 高，硬度大。,1、存在形式,晶体硅,无定形硅,你能根据硅的原子结构推测硅单质可能具有的化学性质,在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。,常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和 NaOH溶液反应。,Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2,Si2NaOHH2ONa2SiO32H2,SiO2 SiO2,工业上，用焦炭在高温下还原石英砂可制得粗硅SiO22CSi(粗)2CO，又能跟氯气反应经提纯得到 SiCl4后再用氢气还原制得纯硅：Si(粗)2Cl2SiCl4，SiCl42H2Si(纯)4HCl。根据以上反应回答下列问题：（1）反应中焦炭做（）A.还原剂 B.氧化剂 C.二者都不是（2）反应 属于（），反应 属于（）A.化合反应 B.分解反应 C.氧化还原反应 D.非氧化还原反应 E.置换反应,4、硅的工业制备,做一做,A,A,E,观看下列图片总结单质硅的用途,5、用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料信息技术等材料和人造卫星、登月车、火星探测器等动力设备新能源。,硅太阳能电池,硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心,小结:1.介绍了硅酸盐的定义、性质和表示方法及工业产品.2.硅酸钠的性质和用途3.硅单质的存在形式、性质、工业制备和用途4.硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊的原因。作业:课本P69 3、4,
