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第一节_无机非金属材料的主角________硅

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高中化学审核员

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在知识的天空自由地飞翔
                                                   让我们展开理想的翅膀
…...
   硅谷  silicon valley
  美国的硅谷——“斯坦福科研工业
区”是美国电子和计算机工业中心,位
于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山
南郊,圣克拉拉县和圣胡安两城之间的
一条长48公里,宽16公里的长条形
地带上。由于它集中了全世界90%以
上的著名半导体公司,而半导体的基本
元件是硅片,所以该地区被称为“硅谷
”。 
第一节 无机非金属材料的主角
        ________硅
硅元素(silicon)在地壳中的含量
     硅的氧化物及硅酸盐构成了地
壳中大部分的岩石、沙子和土壤
 、约占地壳总量的     90%以上。
思考1:硅原子最外层电子数是多少?我们很熟悉
的哪种元素最外层电子数与它相同?
   Si         最外层电子数是4,碳也是。

 思考2:碳、硅原子主要显几价?
        正四价(+4价)其中碳也有+2价
 思考3:硅元素的存在形式
       硅是亲氧元素,因此硅元素在自然界都是以
  与氧形成化合物的形态存在。

 阅读《科学视野》:为什么SiO2 能稳定存在?
                       Si
 二氧化硅的结构
                       O

                              约180°
                                   109º28'


SiO2是正四面体的空间网状结构,因此性质很稳定  
二氧化硅

  (SiO2)


                       硅矿山

                                 二氧化硅广泛存在
                                 于自然界中,与其
                                 他矿物共同构成了
                                 岩石。天然二氧化
                                 硅也叫硅石,是一
                                 种坚硬难熔的固体
              硅石                 。
        二氧化硅(SiO2)


讨论:阅读课本P74页找出硅石包括哪两类?

                  硅石

    结晶形(石英)       无定形(硅藻土)
   晶体二氧化硅
                                                                                                                                           水晶                                                                                                                                                                                                                                                                                       玛瑙


                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            
无定形二氧化硅
一、二氧化硅(silicon dioxide) 
水晶           玛瑙


思考:二氧化硅会有哪些物理性质?化

学稳定性如何?你的根据是什么?SiO2
的这些性质是由什么决定的?
物理性质:
       难溶于水,熔点高,硬度大。

化学性质
:
       化学性质很稳定,不活泼
原因:

     SiO2的这些性质主要与它的结构有关
       ,     SiO2是正四面体的空间网状结构,
   因此性质很稳定  
             实验室盛装
 NaOH溶液的试剂瓶用
 橡皮塞而不用玻璃塞,
 你知道为什么吗?

   防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反
应生成粘稠的Na2SiO3,使瓶塞和瓶
口粘在一起
2.化学性质

 ① 是酸性氧化物

      SiO2 +  2NaOH == Na2SiO3  +  H2O
                 高温
     SiO2  +  CaO  ===  CaSiO3   
 ②在高温下与碳酸盐的反应
              高温
  SiO2 + Na2CO3 == CO2  + Na2SiO3
             高温
 SiO2 + CaCO3 == CO2  + CaSiO3
 ③不与水反应

  ④不与酸反应(除氢氟酸以外
)
 你知道玻璃花雕刻工艺和我们化学
 有什么关系吗?

   SiO2 + 4HF == SiF4  + 2H2O
考考你!
实验室现提供下列试剂瓶, ①细口磨口
塞玻璃瓶②广口瓶③细口橡皮塞玻璃瓶
④棕色广口瓶⑤细口塑料瓶,如果你是
实验室管理员,你将如何存放下列药品?
你的依据是什么?
a.二氧化硅______②  b.氢氧化钠溶液____③

c.硝酸银晶体_____④   d.氢氟酸___⑤
e.浓硫酸____①  
2.化学性质

⑤弱氧化性

           高温
  SiO2 +2C === Si  + 2CO 

 工业上用此反应制备粗硅,这就是半导体工
 业中流行的一句话“从沙滩到用户”!
SiO2和CO2比较
练一练:指出下列反应中SiO2所表现的化学性
质或作用,在A-E选项中选择正确答案填入括
号内。
①SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O       (  C  )
②SiO2+2C=高温=Si+2CO           (  B  )
③SiO2+4HF==SiF4  +2H2O       (  A   )
A、作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀
B、弱氧化性         C、酸性氧化物的通性
试剂                试剂瓶
二氧化硅              细口磨口塞
氢氧化钠溶液            广口瓶
硝酸银晶体             棕色细口磨口塞
氢氟酸               细口橡皮塞
浓硫酸               棕色广口瓶
氯水                细口塑料瓶
3、二氧化硅的用途

    由于SiO2具有优良的物理化学性能,加上
SiO2在自然界的广泛存在,因此从古到今都被
人类广泛地应用。
             光学纤维胃镜
石 英 制 品

二氧化硅的用途
探究    :怎样由石英              制取硅酸?
    二、硅酸1    (H2SiO(SiO3) 2)
      实验1:向饱和Na2SiO3溶液中,滴
  入酚酞,再滴入稀盐酸

             滴入酚酞溶液呈红色,滴入盐酸红
    现象          
           色逐渐消失,有白色胶状物产生 
    结论
             Na2SiO3呈碱性,硅酸难溶于水
   方程式
            Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3(胶体)


          加热
     H2SiO3==H2O+SiO2
实验探究2:

   硅酸的酸性比盐酸弱,那么硅酸酸性与碳
   酸相比较如何呢?你能设计一个简单的实
   验证明你的推断吗?

 实验2:将CO2通入Na2SiO3溶液中
   现象:有白色胶状物产生 
                             (胶体)
 方程式:Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3        +Na2CO3
你的结论:       硅酸是一种很弱的酸,
            酸性比碳酸还弱
硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶,称为“硅胶”。


         硅胶多孔,吸附水份能力强,常用作实验
         室和袋装食品,瓶装药品等的干燥剂,也
         可以用作催化剂的载体。
归纳总结
              硅酸
 1、制法:

 Na2SiO3+2HCl+H2O=2NaCl+H4SiO4↓

  Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H4SiO4↓
 2、性质:
 a、硅酸、原硅酸都不溶于水,属于弱酸
 ,其酸性比碳酸弱

 b、不稳定性:H4SiO4===H2SiO3+H2O(易)
 C、吸附性
 课堂回顾练习:

1、下列各组物质有关性质关系的比较,正确的是(    C     )

A.溶解性:CO2  H2CO3

C.熔点:SiO2 > CO2(干冰)    D.硬度: SiO2 
	
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