最新人教版高中化学必修一《无机非金属材料的主角-硅》-导学案课件.ppt

1、无机非金属材料的主角 硅化学掌握二氧化硅的物理性质和化学性质。掌握二氧化硅的物理性质和化学性质。1了解硅酸和硅酸盐的重要用途。了解硅酸和硅酸盐的重要用途。2了解硅的重要用途及硅单质的物理性质。了解硅的重要用途及硅单质的物理性质。3化学结构(1)SiO2晶体是Si与O按_的比例组成的_结构的晶体。(2)石英晶体是结晶的_,石英中无色透明的晶体叫_,具有彩色环带状或层状的称为_,沙子中含有小粒的石英晶体。一、二氧化硅一、二氧化硅1 存在SiO2是硅最重要的化合物,约占地壳总质量的12%;其存在形态有_和_两大类,统称_。2硅石硅石无定形无定形结晶形结晶形 立体立体网状网状1212二氧化硅二氧化硅水

2、晶水晶玛瑙玛瑙化学化学性质(1)不活泼性:氢氟酸是唯一可以与之反应的酸,化学方程式为_。玻璃中含SiO2,故可以用氢氟酸来雕刻玻璃,同时氢氟酸不可用玻璃瓶盛装,可用塑料瓶盛装。(2)酸性氧化物的通性:(写出下列反应的化学方程式)与CaO反应:_。与NaOH溶液反应:_。34HF+SiO4HF+SiO2 2 SiF SiF4 4+2H+2H2 2O OSiOSiO2 2+CaO CaSiO+CaO CaSiO3 3SiOSiO2 2+2NaOH Na+2NaOH Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O化学4用途(1)沙子的主要成分是 _,它是基本的建筑材料。(2)SiO2是现代光学和

3、_的基本原料。(3)用 _和 _ 制作饰物和工艺品。SiOSiO2 2石英石英光纤制品光纤制品玛瑙玛瑙化学二、硅酸二、硅酸12硅酸的性质:硅酸是一种 _(填“强”或“弱”,下同)酸,酸性比碳酸 _。弱弱弱弱硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶,称为“_”,它常用作实验室和袋装食品等的 _。干燥剂干燥剂3硅胶硅胶硅酸的制备:_ (写出反应的化学方程式)。NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl 2NaCl+H+2HCl 2NaCl+H2 2SiOSiO3 3化学三、硅酸盐三、硅酸盐12硅酸盐是 _的总称,大多 _溶于水,化学性质很稳定。最简单的硅酸盐是硅酸钠,可溶于水,其水溶液俗称,_,是

4、制备硅胶和木材防火剂等的原料。水玻璃水玻璃3三种常见的硅酸盐产:_。不不由硅、氧和金属组成的化合物由硅、氧和金属组成的化合物陶瓷、玻璃、水泥陶瓷、玻璃、水泥化学四、硅单质四、硅单质1物理性质:带有 _光泽的 _色固体,熔点 _(1410),硬度 _、有 _性,单质硅有 _和 _两种,晶体硅的结构与金刚石类似,硅是良好的 _材料。高高金属金属灰黑灰黑脆脆大大晶体晶体半导体半导体无定形无定形2制备(1)石英砂(SiO2)和焦炭在电炉中高温反应生成粗硅和 一氧化碳:(2)粗硅转变为纯硅:Si(粗)+2Cl2 SiCl4,SiCl4+2H2 Si(纯)+4HCl。SiO2 +2C Si+2CO石英砂

5、焦炭 粗硅化学酸性氧化物一定能与水反应生成对应的酸,这句话是否正确?2熔融烧碱时,为什么不能使用石英坩埚?不正确不正确,例如例如SiOSiO2 2是酸性氧化物是酸性氧化物,但但SiOSiO2 2不能与不能与H H2 2O O反应反应生成对应的酸。生成对应的酸。因为烧碱可与石英发生反应而导致石英坩埚熔化因为烧碱可与石英发生反应而导致石英坩埚熔化,发生的化学反应为发生的化学反应为SiOSiO2 2+2NaOH Na+2NaOH Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O。1化学因因NaOHNaOH溶液易与玻璃塞的主要成分溶液易与玻璃塞的主要成分SiOSiO2 2发生反发生反应应:SiO:Si

6、O2 2+2NaOH Na2SiO+2NaOH Na2SiO3 3+H+H2 2O,NaO,Na2 2SiOSiO3 3有黏性有黏性,使瓶塞使瓶塞与瓶口处发生黏结而不易打开。与瓶口处发生黏结而不易打开。3盛NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因是什么?(未被磨砂的玻璃在常温下不易被强碱腐蚀)化学据报道,科学家通过对稻壳进行控制性焚烧热解,从中提取了一种叫作生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料,将少量的这种材料掺入混凝土中,即可轻易制备出超高强度和超高耐久性的高性能混凝土。下列说法中正确的是()。考查二氧化硅、硅酸及硅酸盐的性质考查二氧化硅、硅酸及硅酸盐的性质A.二氧化硅溶于水显酸性,所

7、以二氧化硅属于酸性氧化物B.将二氧化碳通入硅酸钠溶液中可以得到硅酸C.因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出了二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸B B化学盛放水玻璃的试剂瓶为什么要密封保存?可以使用玻璃塞吗?1NaNa2 2SiOSiO3 3水溶液可与空气中的水溶液可与空气中的COCO2 2反应反应,生成生成NaNa2 2COCO3 3和和H H2 2SiOSiO3 3而变质而变质,又因水玻璃可粘住玻璃又因水玻璃可粘住玻璃,故需要密封保故需要密封保存且不能用玻璃塞。存且不能用玻璃塞。不能不能,因为因为SiOSiO2 2与与HFHF反应是反应是SiOSiO2 2

8、的特性的特性,SiO,SiO2 2属属于酸性氧化物。于酸性氧化物。SiO2既能与NaOH反应,又能与HF反应,能否说明SiO2是两性氧化物?2化学3某和田玉的化学成分为Ca2Mg3Fe2(Si4O11)2(OH)2,试将其改写成氧化物的形式。2CaO3MgO2FeO8SiO2CaO3MgO2FeO8SiO2 2HH2 2O O。化学SiO2与CO2的比较21 与碱性氧化物反应:CaO+CO2 CaCO3 CaO+SiO2 CaSiO3与碱液的反应:2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O(少量CO2)SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O化学43 与盐反应:Na2SiO3+CO2+H2O

9、 Na2CO3+H2SiO3Ca(ClO)2+CO2+H2O CaCO3+2HClOSiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2与碳反应:C+CO2 2CO2C+SiO2 Si+2CO化学65与H2O作用:CO2+H2O H2CO3SiO2不与水化合与酸反应:CO2不反应SiO2只与HF反应:SiO2+4HF SiF4+2H2O化学硅的制备及用途硅的制备及用途工业上冶炼高纯硅有以下几个过程:SiO2+2C Si+2COSi+2Cl2 SiCl4SiCl4+2H2 Si+4HCl化学请回答下列问题:(1)反应中的氧化剂和还原剂分别是和。(2)反应中C

10、l2的作用是,此反应中,Si还要再次生成化合态硅的原因是_。(3)每生产14 kg高纯硅,理论上消耗焦炭和Cl2的质量分别 为kg和kg。SiOSiO2 2C C氧化剂氧化剂 因为反应生成的为粗硅因为反应生成的为粗硅,只有经过提纯才能变只有经过提纯才能变成高纯硅成高纯硅12127171化学1能与氢氧化钠溶液反应产生氢气的单质是否只有金属铝?试举例说明并写出化学方程式。不是。硅也能与不是。硅也能与NaOHNaOH溶液反应产生溶液反应产生H H2 2,化学方程式为化学方程式为Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O NaO Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2。2写出硅的原子结构

11、示意图,并与碳原子的结构相比较,分析硅单质的化学性质。Si:;Si:;硅和碳原子的最外层均有硅和碳原子的最外层均有4 4个电子个电子,Si,Si与与C C一样一样,其原子既不易失去也不易得到电子其原子既不易失去也不易得到电子,主要形成主要形成SiSi的的+4+4价化合物。价化合物。化学硅及其化合物的特性(1)Si、SiO2都能与氢氟酸反应。(2)常见的单质中能与NaOH溶液反应产生H2的有金属Al,非金属Si。(3)制备粗硅时,要隔绝空气,在电炉中进行,且生成的是CO而不是CO2。(4)酸性氧化物一般不与酸反应,但SiO2能与HF反应:SiO2+4HF SiF4+2H2O。化学汉代器物上的颜料

12、“汉紫”至今尚没有发现其自然存在的记载。20世纪80年代科学家进行超导材料研究时,偶然发现其成分为紫色的硅酸铜钡(化学式:BaCuSi2Ox,Cu为+2价),下列有关“汉紫”的说法中不正确的是()。1A.用盐的形式表示:BaSiO3CuSiO3B.用氧化物形式表示:BaOCuO2SiO2C.易溶于强酸和强碱D.性质稳定,不易褪色C C化学下列关于SiO2的说法中正确的是()。2A.SiO2是酸性氧化物,不能跟任何酸反应B.SiO2是优良的半导体材料C.石英、水晶的主要成分均为SiO2D.SiO2能跟水反应生成H2SiO3C C化学下列关于硅的说法不正确的是()。3A.硅是非金属元素,但它的单质

13、是灰黑色有金属光泽的固体B.硅的导电性能介于金属和绝缘体之间,是良好的半导体材料C.硅的化学性质不活泼,常温下不与任何物质起反应D.硅是制备太阳能电池的重要材料C C化学A、B、C、D、E代表单质或化合物,它们之间的相互转化关系如图所示。已知A为地壳中含量仅次于氧的非金属元素的单质,其晶体结构与金刚石相似。请回答下列问题:4化学(1)形成单质A的原子的结构示意图为,它的最高化合价为。(2)B的化学式(分子式)为,B和碳反应生成A和E的化学方程式是_。(3)C的化学式(分子式)为,D的化学式(分子式)为。+4+4SiOSiO2 2SiOSiO2 2+2C Si+2CO+2C Si+2CONaNa2 2SiOSiO3 3CaSiOCaSiO3 3化学化学化学谢 谢！