5.3.1 硅和二氧化硅 课件 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第五章 化工生产中的重要非金属元素 第三节 无机非金属材料 议课时间：3月4日 授课时间：3月8日 第1课时 硅和二氧化硅 问题导学（10min）： 阅读课本P21-22页内容 ，归纳并回答以下问题： 1.硅单质具有那些的化学性质?有什么用途? 2.二氧化硅具有哪些物理性质和化学性质?有什么用途? 3.为什么实验室盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ 学习目标（1min）： 1.了解硅在自然界的存在、用途及化学性质。 2.了解二氧化硅的物理性质及存在和用途。 3.掌握二氧化硅的化学性质。 点拨精讲（18min）： 一、硅单质 （一）硅元素在自然界中的存在 1.存在形态: 化合态 2.存在形式: SiO2和硅酸盐，构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤,是构成矿物和岩石的基本元素。 （二）硅的原子结构 1. 难于形成阴、阳离子无Si4+、Si4-，主要形成共价化合物。 2.主要化合价: ＋4、-4、0 （三）硅的物理性质 硬、脆、有金属光泽的灰黑色固体, 熔点高（1410°）,硬度大，是良好的半导体。 （四）硅的化学性质 在常温下化学性质不活泼 Si+O2 == SiO2 Si+2F2 = SiF4 Si+4HF = SiF4↑+2H2↑ Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 +2H2↑ 1.与非金属单质反应 2.除HF外，不与三大强酸反应 3.与强碱溶液反应 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑ （五）硅的用途 晶体硅是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料，是光电池的常用材料。 太阳能电池 （将光能转化为电能） （六）硅的工业制备 1.制粗硅: 工业上，用焦炭在的高温下还原石英砂可制得粗硅。 SiO2+2C ====== Si+2CO↑ 1800~2000℃ 氧化剂和还原剂的物质的量之比？ 思考 粗硅在干燥的氯化氢气流中转化为三氯硅烷(SiHCl3) 2.制高纯硅: 再经氢气还原得到高纯硅: Si+ 3HCl ===SiHCl3+H2 300℃ SiHCl3+H2 === Si+3HCl 1100℃ 注意:整个制备过程必须严格控制无水无氧。SiHCl3遇水剧烈反应生成 HCl、H2和H2SiO3 SiHCl3+3H2O == H2SiO3↓ +3HCl + H2↑ 二、二氧化硅 （一）二氧化硅的存在 硅石 结晶形（石英） 无定形（硅藻土） 水晶（无色透明） 玛瑙（彩色条纹） 沙子 （二）二氧化硅的用途 SiO2具有优良的物理化学性能，在自然界又广泛存在，因此从古到今都被人类广泛应用。 水晶制品 玛瑙制品 （二）二氧化硅的用途 光学纤维胃镜 （四）二氧化硅的结构 立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理和化学性能 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。二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，SiO2不是分子式是化学式。 硬度大，熔沸点高，不溶于水 （三）二氧化硅的物理性质 空间立体网状结构 （五）二氧化硅的化学性质 1.二氧化硅是酸性氧化物 SiO2＋2NaOH ==Na2SiO3＋H2O SiO2+2OH- ==SiO32-+ H2O Na2SiO3俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃是一种矿黏合剂。 注意:保存碱性试剂只能用橡皮塞，酸性试剂用玻璃塞 SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。 未进行磨砂处理的玻璃, 常温下不能被强碱腐蚀 SiO2+CaO == CaSiO3 高温 SiO2+H2O ≠不能与水反应 2.二氧化硅与碳酸盐反应制玻璃 SiO2+Na2CO3==CO2 +Na2SiO3 高温 SiO2+CaCO3==CO2 +CaSiO3 高温 3.二氧化硅只与氢氟酸反应（特性） SiO2+4HF==SiF4+2H2O （用于雕刻玻璃） 注意:一般用塑料瓶盛放氢氟酸，用铅皿作氢氟酸的反应容器，不能用玻璃试剂瓶。 SiO2+2C == Si+2CO↑ (C少量，制粗硅） 高温 SiO2+3C==SiC+2CO ↑(C过量，制金刚砂） 高温 4.二氧化硅具有弱氧化性 化学式 二氧化碳 CO2 二氧化硅 SiO2 状 态 熔沸点 硬度 水 溶 性 化 学 性 质 与酸反应 用 途 与水反应 与碱性氧 化物反应 与碱反应 CO2+H2O ==H2CO3 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2+Na2O==Na2CO3 不能反应 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2＋CaO=