高中化学必修一 硅.ppt
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1、LOGOLOGO第四章非金属及其化合物LOGOLOGO第一节无机非金属材料的主角第一节无机非金属材料的主角 硅硅你知道美国的硅谷吗?你知道美国的硅谷吗?Silicon vallyLOGOLOGOSi元素在地壳中的含量排在第几位?元素在地壳中的含量排在第几位?LOGOLOGO在地壳中硅的含量为在地壳中硅的含量为26.3%26.3%,仅次于,仅次于氧氧。硅的氧化物及硅酸盐够成了地壳大部分硅的氧化物及硅酸盐够成了地壳大部分的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%90%以上。在无机非金属材料中,硅一以上。在无机非金属材料中,硅一直扮演中主要角色直扮演中主要角色LOGO
2、LOGOLOGOLOGO碳及其重要化合物碳及其重要化合物LOGOLOGO碳碳 单单 质质1、碳的、碳的同素异形体同素异形体的结构的结构金刚石金刚石石墨石墨C60LOGOLOGO10928 金刚石是一种具有金刚石是一种具有空间网状结构空间网状结构的的晶体晶体,在晶体中,每个碳原都,在晶体中,每个碳原都被相邻的被相邻的4 4个碳原子包围,处于个碳原子包围,处于4 4个碳原子的个碳原子的中心中心,以共价键与,以共价键与4 4个碳个碳原子结合。成为原子结合。成为正四面体结构正四面体结构,这些正四面体向空间发展,构成彼此,这些正四面体向空间发展,构成彼此联结的联结的立体网状结构立体网状结构。金刚石的熔点
3、(。金刚石的熔点(35503550)和沸点和沸点(48274827)都很高都很高,硬度硬度很大。很大。金刚石金刚石LOGOLOGO-120共价键共价键范德华力范德华力石墨石墨为层状结构,各层之间是范德华力结合,容易滑动,所以石墨很软。熔沸点高LOGOLOGO1、可燃性可燃性:C+O2=CO2 2 C+O2(不足不足)=2CO点燃点燃点燃点燃2、还原性:、还原性:C+2CuO=2Cu+CO2 C+H2O =CO+H2(水煤气水煤气)2、化学性质化学性质C+4HNO3(浓)(浓)=CO2+4 NO2+2H2OC+2H2SO4(浓)(浓)=CO2+2SO2+2H2O2C+SiO2=2CO+Si高温高
4、温C+CO2=2CO高温高温LOGOLOGO碳的化合物LOGOLOGO一氧化碳一氧化碳(1)物理性质)物理性质(2)化学性质)化学性质1、可燃性可燃性:2CO+O2=2CO2(用点燃方法除用点燃方法除CO)点燃点燃2、还原性:还原性:Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2(炼铁炼铁)CuO+CO=Cu+CO2 3、毒性、毒性无色无味,难溶无色无味,难溶于水于水,有毒,有毒COH2OCO2H2高温高温尾气点燃处理尾气点燃处理、用气囊收集、用气囊收集4、检验检验:灼热的氧化铜、澄清石灰水灼热的氧化铜、澄清石灰水LOGOLOGO.二氧化碳二氧化碳(2)化学性质)化学性质(1)物理性质)物理性质氧化性氧
5、化性:CO2+C =2 CO CO2+2 Mg =2 MgO+C 点燃点燃 酸性氧化物酸性氧化物:CO2+Ca(OH)2=CaCO3 +H2O CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2Na2CO3(饱和饱和)+CO2+H2O=2NaHCO3 无色无味,无毒,不支持燃烧无色无味,无毒,不支持燃烧 COCO2 2过量:过量:CO2+NaAlO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3 CO CO2 2不足量:不足量:CO2+2NaAlO2+3H2O=2Al(OH)3+Na2CO3LOGOLOGO将足将足量二氧化碳量二氧化碳不断氢氧化钠、氢氧化钡、不断氢氧化钠、氢氧化钡、偏铝酸钠溶液中偏铝酸钠
6、溶液中 通入氢氧化钠溶液中:通入氢氧化钠溶液中:CO2+2OH-=CO32-+H2O CO2+CO32-+H2O=2HCO3-通入氢氧化钡溶液中:通入氢氧化钡溶液中:CO2+Ba2+2OH-=BaCO3+H2OCO2+BaCO3+H2O=Ba2+2HCO3-通入偏铝酸钠溶液中:通入偏铝酸钠溶液中:CO2+2AlO2-+3H2O=2Al(OH)3+CO32-CO2+CO32-+H2O=2HCO3-LOGOLOGO(3)制法)制法 工业制法工业制法 CaCO3 CaO+CO2 实验室制法实验室制法 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2(4)检验:检验:澄清石灰水澄清石灰水高温LOGOL
7、OGO原子结构原子结构思考思考1 1:硅原子最外层电子数是多少?我们很熟悉: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?的哪种元素最外层电子数与它相同?Si最外层电子数是最外层电子数是4,碳也是。,碳也是。思考思考2 2:碳、硅原子主要显几价?:碳、硅原子主要显几价?正四价(+4价)碳碳是构成有机物是构成有机物的主要元素的主要元素硅硅是构成岩石和许是构成岩石和许多矿物的主要元素多矿物的主要元素Si在自然界中没有游离态的形式存在LOGOLOGO二氧化硅(SiO2)二氧化硅广泛存二氧化硅广泛存在于自然界中,与其在于自然界中,与其他矿物共同构成了岩他矿物共同构成了岩石。是一种
8、坚硬难熔石。是一种坚硬难熔的固体的固体。硅石硅矿山LOGOLOGO(1 1)存在形式:)存在形式:一、二氧化硅一、二氧化硅 SiO2地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的,其存在形态有 和 12结晶型无定形LOGOLOGO结晶形(石英晶体)结晶形(石英晶体)无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶玛瑙玛瑙1、二氧化硅(二氧化硅(SiO2)(1)(1)存在存在:天然的天然的SiOSiO2 2称为硅称为硅石石硅硅石石无色透明无色透明彩色环带或层状彩色环带或层状水晶水晶玛瑙LOGOLOGO水晶水晶晶晶体体二二氧氧化化硅硅LOGOLOGO玛玛 瑙瑙玛瑙玛瑙LOGOLOGO坚硬难熔的固体,坚硬难熔的固体,熔沸点
9、比较高,熔沸点比较高,不溶于水,不溶于水,硬度比较大。硬度比较大。2.2.物理性质物理性质LOGOLOGO二氧化碳二氧化碳 COCO2 2 二氧化硅二氧化硅 SiOSiO2 2化学式化学式的意义的意义状状 态态硬硬 度度熔沸点熔沸点相同点相同点表示二氧化碳分表示二氧化碳分子及其组成子及其组成表示二氧化硅晶体中表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比硅氧原子个数比气气 态态固固 态态很小很小很大很大能溶于水能溶于水不溶于水不溶于水很很 低低很很 高高二氧化硅与二氧化碳的物理性质对比 都属酸性氧化物都属酸性氧化物水水 溶溶 性性LOGOLOGO活动与探究 为什么二氧化硅和二氧化碳物理性质为什么二氧化硅和二
10、氧化碳物理性质有这有这么么大的差别?大的差别?是结构上的不同是结构上的不同LOGOLOGOSiO3.3.结构结构.SiO2原子晶体原子晶体LOGOLOGOSiOSiO2是正四面体的空间网状结构,是正四面体的空间网状结构,因此性质很稳定因此性质很稳定 LOGOLOGOLOGOLOGO实验室盛装实验室盛装NaOH溶液溶液的试剂瓶用橡皮塞而不的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞,你知道为什用玻璃塞,你知道为什么吗?么吗?LOGOLOGO4 4、化学性质(不活泼):、化学性质(不活泼):(a a)常温与氢氟酸()常温与氢氟酸(SiOSiO2 2很不活泼,很不活泼,HFHF是唯一能跟是唯一能跟其反应的酸)其反应
11、的酸)4HF+SiO4HF+SiO2 2=SiFSiF4 4+2H+2H2 2O O玻璃中含有SiO2,所以可以用,所以可以用HF来刻蚀玻璃来刻蚀玻璃SiO2 不溶于水,不与水反应LOGOLOGOSiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2高温(b)b)酸性氧化物酸性氧化物的特性:的特性:与与碱性氧化物碱性氧化物反应反应与与强碱强碱反应:反应:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与与某些盐某些盐反应:反应:SiO2+CaO=CaSiO3高温(有粘性,其溶液俗称水玻璃)有粘性,其溶液俗称水玻璃)高温SiO2既能跟酸反应,又能跟碱反应,但不是两性
12、氧化物注意:LOGOLOGO二氧化硅(SiOSiO2 2)二氧化(COCO2 2)物理性质熔沸点高、硬度大熔沸点低硬度小与水反应 与碱反应与碱性氧化物反应与酸反应 与碳反应高温高温高温高温高温高温不反应CO2+H2O=H2CO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3CO2+CaO=CaCO3SiO2+4HF=SiF4+2H2O不反应SiO2+2C=Si+2COCO2+C=2COLOGOLOGO练习练习下列几种物质其主要成分不是二氧化硅的下列几种物质其主要成分不是二氧化硅的是(是()红宝石红宝石 玛瑙玛瑙 钻石钻石 石
13、英晶体石英晶体硅硅石石 水晶水晶 大理石大理石 金刚砂金刚砂 硅藻土硅藻土 光导纤维光导纤维 LOGOLOGO5 5、用途、用途由于由于SiOSiO2 2具有优良的物理化学性能加上具有优良的物理化学性能加上SiOSiO2 2在自然界的广在自然界的广泛存在,因此从古到今都被人类广泛地应用。泛存在,因此从古到今都被人类广泛地应用。LOGOLOGO制光导纤维制光导纤维石英玻璃制化学仪器石英玻璃制化学仪器制石英表、石英钟制石英表、石英钟水晶制光学仪器和工艺品水晶制光学仪器和工艺品玛瑙制精密轴承和装饰品玛瑙制精密轴承和装饰品LOGOLOGO石英制品LOGOLOGO用用光光导导纤纤维维做做无无开开刀刀手手
14、术术光导纤维手术头灯光导纤维手术头灯通信用光缆光学纤维胃镜LOGOLOGO水晶水晶石英、玛瑙石英、玛瑙LOGOLOGO二氧化硅用来制光导纤维二氧化硅用来制光导纤维 光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于通讯、传感、测量等,光纤通讯的优点就是通信容量大,通讯、传感、测量等,光纤通讯的优点就是通信容量大,一对光纤上可同时传送一对光纤上可同时传送3 3万门电话。万门电话。LOGOLOGO 现象现象 结论结论 反应式反应式 76实验实验观观观观察
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