1.3.4铝和硅 课件 2025-2026学年高一下学期化学鲁科版必修第二册

第3节 元素周期表的应用 第1章 原子结构 元素周期律 铝/硅及其化合物 LOGO 铝制餐具 铝制门窗 易拉罐 铝制电线 药品包装袋 提问：根据金属活动性顺序表，铝比铁活泼，铁在空气中会生锈，为什么铝可以做铝锅、门窗，不会生锈腐蚀？ 情景导入 2 颜色、状态 硬度 导电 导热 延展性 密度 较小 良好 质地较软 银白色有金属光泽的固体 物质类别 元素价态 金属单质 与非金属单质反应 强还原性 与酸反应 与某些盐溶液反应 思考：请画出原子结构示意图,并结合已有知识,预测铝的性质 铝物理性质 铝Al 提问：根据金属活动性顺序表，铝比铁活泼，为什么铝可以做铝锅、门窗，不会生锈腐蚀？ 因为铝在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成致密的氧化铝薄膜，这层膜能起到保护内部金属的作用。 4Al+3O2=2Al2O3 管道疏通剂的工作原理是什么呢？ 铝及氧化铝化学性质 用砂纸打磨过的铝片立即剧烈反应，表面有大量气泡产生，一段时间后，将点燃的木条放在试管口处，听到了爆鸣声。 未打磨的铝片刚开始没有明显现象，后产生大量气泡。一段时间后，将点燃的木条放在试管口处，听到了爆鸣声。 Al2O3+2NaOH+3H2O = 2Na[Al(OH)4] 2Al+2NaOH+6H2O = 2Na[Al(OH)4]+3H2 四羟基合铝酸钠 铝及氧化铝化学性质 两性氧化物 Al2O3+6HCl = 2AlCl3+3H2O 铝与氢氧化钠反应能产生大量氢气，使管道内气压增大，且氢氧化钠具有一定的腐蚀性，从而达到疏通管道的目的。 管道疏通剂的工作原理是什么呢？ 氢氧化铝化学性质 Al(OH)3+NaOH= Na[Al(OH)4] Al(OH)3+3HCl = AlCl3+3H2O Na[Al(OH)4]+HCl(少量)=Al(OH)3 +H2O+NaCl 追溯硅的历史 LOGO 9 学习要点 重要化学性质:硅及其化合物的性质。 一个应用:元素周期律和元素周期表的应用。 一个关系:元素“位—构—性”三者之间的关系。 LOGO 10 硅的原子结构及元素性质 原子结构示意图 在周期表中的位置 最高正价 最低负价 得电子能力   第　　周期　　　族   _______  _______ 较　  3　 ⅣA　 +4 -4 弱 LOGO 11 化学式 化学性质预测 预测依据 Si 与O2发生反应 与C同主族,同主族元素性质相似,C能与O2反应 SiO2 属于酸性氧化物,能与碱溶液缓慢反应,高温时能与碱性氧化物反应 与C同主族,与CO2具有相似的化学性质,CO2属于酸性氧化物,能与碱和碱性氧化物发生反应 H2SiO3 具有酸的性质,能与碱(如NaOH)反应,但酸性较弱,弱于碳酸、磷酸 与C同主族、与P同周期,同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,因此硅酸的酸性弱于碳酸、磷酸 Na2SiO3 其水溶液能与CO2发生反应 碳酸的酸性强于硅酸 预测硅及其化合物的性质 一、硅单质及其性质 地壳中含量第二的元素，自然界中以化合态存在 1、Si元素的存在 ： 地壳中各种元素的含量图 2、Si的物理性质 颜色 灰黑色，有金属光泽 状态 固体 硬度 大 熔沸点 高 导电性 半导体，介于导体和绝缘体之间 同素异形体：晶体硅和无定形硅 LOGO 13 一、硅单质及其性质 3、单质硅的化学性质 （1）与非金属单质反应： Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2↑ ③Si+2F2 = SiF4 Si+4HF = SiF4↑+2H2↑ （2）与NaOH溶液反应 ②Si+2Cl2 == SiCl4 高温 化学性质稳定，常温不易与H2、O2、Cl2、硫酸、硝酸、盐酸等物质反应 （3）特性：只能与氢氟酸反应 SiF4是盐吗？ LOGO 14 一、硅单质及其性质 3、单质硅的用途（半导体、光伏材料等） 太阳能电池 电脑的中央处理器（CPU） 硅光电池 大规模集成电路 硅芯片、大规模集成电路及相应的计算机技术都需要有高纯度的硅才能实现 LOGO 15 一、硅单质及其性质 4、硅的制备 用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅 与氯气反应 ： 生成的SiCl4液体通过精馏，除去其中的硼、砷等杂质，然后用氢气还原 SiO2+2C==Si(粗硅)+2CO↑ 高温 Si+2Cl2=SiCl4（温度为400-500℃） 高温 SiCl4+2H2==Si(纯硅)+4HCl 高温 （副反应：Si+C == SiC） 高温 1）制得粗硅 2）制得SiCl4 3）Si(纯硅) LOGO 16 二、二氧化硅 1、二氧化硅的物理性质 ①与烧碱溶液反应 SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O （1）酸性氧化物 ②与氧化钙反应 （3）与碳酸盐反应 SiO2+Na2CO3 == CO2↑+Na2SiO3 高温 （2）弱氧化性 SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O（唯一） （4）不与酸反应（除氢氟酸以外） SiO2+CaCO3 == CO2↑+CaSiO3 高温 SiO2+2C == Si+2CO↑ 高温 2、二氧化硅的化学性质 雕刻玻璃 SiO2+CaO == CaSiO3 高温 石英坩埚不能烧什么？ HF如何保存？ 水玻璃、泡花碱 LOGO 17 二、二氧化硅 3、存在形式 沙子、水晶、石英、玛瑙（掺杂） 4、用途 (1)沙子是基本的建筑材料。 (2)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。 (3)石英和玛瑙制作饰物和工艺品。 LOGO 18 三、硅酸 1、硅酸的物理性质 硅酸是一种难溶于水的白色固体。 2、硅酸的化学性质 （1）不稳定性 （2）弱酸性 H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O 硅胶干燥剂通常用硅酸凝胶(H2SiO3)经老化脱水等一系列后处理过程而制得。化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不和任何物质发生反应。具强烈的吸湿性能。 3、硅酸的应用 LOGO 19 三、硅酸盐与无机非金属材料 ①常见硅酸盐： 硅酸钙：CaSiO3；硅酸钠：Na2SiO3（具有粘性的物质） 无机非金 属材料 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 新型陶瓷 生物陶瓷 高温结构陶瓷 压电陶瓷 LOGO 20 五、无机非金属材料 1、玻璃 原料 纯碱、石灰石、石英 反应方程式 普通玻璃成分 Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2 补充：①有色玻璃：蓝色（加Co2O3）、红色（加Cu2O）。 ②铅玻璃：加PbO，增大折光率，制光化学仪器。 ③钢化玻璃：成分同普通玻璃，工艺不同。 ④硼酸盐玻璃：耐聚冷聚热，耐酸碱腐蚀 ，制化学仪器。 CaCO3+SiO2 == CaSiO3+CO2↑ 高温 Na2CO3+SiO2 == Na2SiO3+CO2↑ 高温 固溶胶 LOGO 21 五、无机非金属材料 2、陶瓷（最早的硅酸盐材料） 主要原料：黏土 3、水泥 原料 石灰石、黏土 成分 特性 水硬性（复杂的物理化学变化） 3CaO·SiO2 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3 LOGO 22 交流讨论 1.试剂的保存 SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O Na2SiO3有黏性，将瓶口和瓶塞黏结。所以一般用橡胶塞或木塞保存氢氧化钠溶液。 可以用玻璃瓶，不能用玻璃塞。因为它本身是一种粘合剂。 （1）普通玻璃的成分中含有SiO2，保存硅酸钠溶液可以用玻璃瓶吗？可以用玻璃塞吗？ （2）保存NaOH溶液的试剂瓶为什么不能用玻璃塞? （3）保存氢氟酸的试剂瓶为什么不用玻璃瓶而用塑料瓶? LOGO 23 https://clipchamp.com Create videos with https://clipchamp.com/en/video-editor - free online video editor, video compressor, video converter. EVCapture4.1.8软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $