第一课时、第二课时 ppt第二课时
专题3 从矿物到基础材料 第三单元 含硅矿物和信息材料 （一）硅酸盐矿物、传统材料和信息材料的介绍（第一课时）。 （二）单质硅、二氧化硅的结构和性质及它们的用途（第二课时）。,问：硅在自然界中无游离态，为什么？ 讨论推测：是不是单质硅的性质很活泼？,一、硅（silicon）单质,阅读资料总结用在集成电路上的硅是利用了硅的什么性质？,利用硅的导电性介于导体和绝缘体之间的性质。,追问：你还能说出一些硅的性质吗？,下面我们先来了解硅的结构、样品图。,总结：硅的结构与我们学过的什么物质的结构相似？,2. 硅的物理性质：晶体硅是灰黑色有金属光泽，硬而脆的固体；导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，熔沸点高，硬度大，难溶于溶剂。,1 .硅的结构：正四面体空间网状结构。与金刚石结构相似。,讨论推测:硅应具有哪些性质？,（1）常温只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。 Si +2F2 = SiF4（气态）, Si + 4HF = SiF4 +2 H2, Si +2NaOH + H2O = Na2SiO3 +2H2, Si +2NaOH + 4H2O = Na2SiO3 +2H2+ 3H2O.,3. 硅的化学性质：通常硅的化学性质稳定。,回忆：这个反应与我们前面学过的哪种金属的反应类似？,金属铝,（2）加热高温能和氧气、氯气、氢气等反应： Si + O2 SiO2 , Si + 2Cl2 SiCl4 （液态）， Si +2H2 SiH4（气态）,高温,高温,高温,思考探索：硅的性质通常时稳定的，那么自然界中为什么无游离态？请同学们课后查阅有关资料分析、讨论解决。,友情提示：硅具有亲氧性，同时地壳的运动也有一定的作用。,？,问：通过对硅的结构和性质的学习，你有什么启发？,物质的结构决定性质。,（1）用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件； （2）制造太阳能； （3）制造合金，如含硅4（质量分数）的钢导磁性好制造变压器的铁芯；含硅15%(质量分数)的钢有良好的耐酸性等。,问：既然硅的作用非常重要，自然界中又没有单质硅，那么工业是怎样生产的呢？,4. 硅的用途：,？,5.硅的工业生产： 制粗硅：SiO2 + 2C Si + 2CO， 制纯硅：Si + 2Cl2 SiCl4(液态)， SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl。,高温,高温,高温,了解单质硅的有关性质，我们再来了解二氧化硅的性质。,二、二氧化硅(silica)的存在、 结构、 性质,2. SiO2 的结构：正四面体的空间网状结构。可以理解为在晶体硅的结构中两个硅原子中间插入一个氧原子。,1. SiO2的存在：在自然界中有较纯的水晶，含有少量杂质的石英、玛瑙和普遍存在的沙子，还有无定形的硅藻土。自然界的二氧化硅又称硅石。,讨论推测： SiO2的性质。,总结：,（1）SiO2物理性质：硬度大，熔点高，难溶于水等溶剂的固体。,（2）SiO2化学性质：常温下，性质稳定，只与单质氟、氢氟酸和强碱溶液反应。 SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2 , SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,3. SiO2的性质:,问：这个反应在生活和生产中有什么实际作用？,雕刻玻璃,问：这个反应的原理在实验室中是怎样应用的？,装碱液试剂瓶不能用玻璃塞。,加热高温： SiO2 + 2C Si + 2CO SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2,高温,高温,高温,4. SiO2的用途：,制石英玻璃，是光导纤维的主要原料；制钟表部件；可制耐磨材料；用于玻璃的生产；在光学仪器、电子工业等方面广泛应用。,进一步证实物质的结构决定物质性质。,问：通过对二氧化硅的结构和性质的学习，你有什么收获？,问：这两个反应用在什么生产中？能否说二氧化硅参加反应生成二氧化碳，就表面硅酸酸性强于碳酸？,用在玻璃生产中；不能，强酸制弱酸是指在溶液中进行的复分解反应的规律。在干态下，遵循的是高沸点制低沸点。,问题思考：,？,1.你有没有发现实验室中，盛装碱液的试剂瓶的塞子是什么塞？为什么不是玻璃塞？,答：是橡皮塞或软木塞。因为碱会和玻璃中的SiO2反应生成具有黏性的矿物胶（Na2SiO3 ）,会将塞子和瓶口黏住。,再问：氟化氢气体用什么瓶收集？氢氟酸在实验室应如何储存？,答：氟化氢气体一般是用塑料瓶收集。氢氟酸只能用塑料瓶或铅制容器盛放。,？,2请画出碳原子和硅原子的原子结构示意图，比较两原子结构有何共同点？碳单质金刚石和晶体硅的结构和性质有相似之处吗？那么，CO2和SiO2呢？据所学知识列表比较它们的性质；分析思考产生性质差别的根本原因是什么？,前进,提示： 产生性质差别的根本原因是CO2和SiO2的结构不相同，CO2气体存在单个CO2分子，而SiO2物质内部没有分子，只是Si原子和O原子相互结合而成，结构上的进一步了解将在后面学习。,提示：,返回,本课总结：这节课我们主要学习了硅单质和二氧化硅的结构和性质及用途，通过学习，我们了解到硅及其化合物在社会发展和人类文明进步历程中充当了一个非常重要的角色，可以说目前全球信息的流通、电子业的发展是离不开硅元素的；我们也相信随着科技的发展，它们还会为人类文明的进步发挥更多的作用，创造更多的奇迹。希望同学们努力学习，掌握更多的科学知识，开发、研究硅这古老而又年轻的元素在更多方面的应用。 下面我们来做几道练习。,课堂练习： 一、选择题： 1下列关于硅和二氧化硅的性质叙述中正确的是 （ ） A.常温下O2能氧化成SiO2， BSiO2是酸性氧化物，能与水反应生成硅酸， C石英、水晶、海沙的主要成分都是SiO2， D硅通常很稳定，不溶于常见的溶液中。,C,2工业制取SiC的化学方程式是SiO2 + 3C = SiC + 2CO反应中氧化剂与还原剂的物质的量比是 （ ） A. 1 ：2 B. 2 ：1 C. 1 ：1 D. 3 ：5,高温,3. 要除去SiO2中混有的少量杂质CaCO3，最适宜的试剂是 ( ) A.水 B.盐酸 C.稀硫酸 D.氢氧化钠溶液。,A,B,4.硅与铝一样能与氢氧化钠溶液反应放出氢气，现有一根粗铝，其中含Si与Fe杂质，取等质量的样品分别与足量的稀盐酸和足量的NaOH溶液反应，放出等量的H2，则该粗铝中Fe和Si的关系是 （ ） （1)物质的量比2 ：1，（2）物质的量比3 ：1， （3）质量比2 ：1，（4）质量比4：1。 A.（2）（4） B.(2)(3) C.(1)(4) D.只有（4）。,C,5. 下列离子方程式不正确的是 ( ) A.石英和烧碱反应：SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O B.往烧碱溶液中通入少量的CO2：CO2 + 2OH- = CO32- + H2O C.小苏打溶液中加入过量的石灰水：2HCO3- + Ca2+ + 2OH- = CaCO3 + 2H2O + CO32- D.往水玻璃中加入盐酸：2H+ + SiO32- + H2O =H4SiO4,C,6. 下列试剂不能放在有玻璃塞的玻璃试剂瓶中的是 ( ) (1)NaHCO3 (2)NaCl (3)KNO3 (4)石灰水 (5)CaSO4 (6)NaOH(7)Na2CO3(8)NaHSO4 A. B. C. D.,7把9.2gNa和4.2gSi同时投入适量水中，在标况下产生的H2的体积是 ( ) A.2.8L B.5.6L C.11.2L D.22.4L .,C,A,8.据2001年12月有消息报道，有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点 。假如硅作为一种普通使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法中，你认为不妥当的是 （ ） A.硅便于运输、储存，从安全角度考虑，硅是最佳的燃料； B.硅的来源丰富，易开采，且可再生； C.硅燃烧放出的热量大，且燃烧产物对环境污染程度底，容易有效控制； D.寻找高效催化剂，使硅的生产耗能很低，是硅能源开发利用的关键技术 .,D,二、填空题： 9.选适当试剂或方法除去下列物质中的杂质（括号内为杂质）。 （1）SiO2(CaCO3) ； (2)SiO2 (Si) ； (3)NaCl (SiO2) ； (4)SiO2 (H2SiO3) ； (5)Fe2O3 (SiO2) ； (6)Si (Fe) 。,稀盐酸 过滤,氧气 加热,水 过滤,加热,强氧化钠溶液 过滤,稀盐酸 过滤,10.硅易与氧结合（更易与氟结合，哪些反应可以说明这一点？），自然界中的硅几乎都是与氧结合在一起，即自然界中没有游离态的硅，SiO2十分稳定，H2不能夺走SiO2中的氧，但是Mg能，将Mg和SiO2隔绝空气加热，可生成Si，若Mg过量，还会进一步反应，将反应后的物质冷却，并与水反应，放出能自然的气体，请你写出上述变化的化学方程式。,SiO2 + 2Mg = Si +2MgO, Si + 2Mg= Mg2Si, Mg2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2 + SiH4 , SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O .,高温,高温,11.常温下SiCl4是一种液体，曾经应用于海战，喷洒到海面潮湿的空气中，能迅速形成烟雾，用于隐蔽自己，不被敌人发现。用简短的语言及化学方程式解释其原因。,答：SiCl4遇水蒸汽，与水蒸气反应，生成SiO2固体和盐酸小液滴，因此产生烟雾现象。 SiCl4 + 2H2O = SiO2 + 4HCl .,12.把SiO2与CaCO3的混合物26g高温加热到质量不再变化，冷却后残留固体质量为17.2g。 (1)写出发生的化学方程式； (2)求生成的CO2在标况下的体积； (3)原混合物中SiO2的质量是多少？ (4)最后得到的物质一定是混合物吗？,(1)反应式：CaCO3 = CaO + CO2 ,SiO2 + CaO = CaSiO3 .或SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2 ,从若CaCO3过量，CaCO3 = CaO + CO2 .（2）CO2的质量是 8.8g，物质的量是0.2mol,体积为 4.48L；（3）SiO2的质量为 6g ；（4）不一定，可能是CaSiO3 与CaO 的混合物，也可能是CaSiO3 .,高温,高温,高温,高温,二氧化硅结构,返回,石英钟,玛瑙饰品,石英坩锅,光导纤维,返回,玛 瑙,海滩,茫茫沙漠,石英,水晶,返回,硅单质,返回,硅芯片,硅太阳能,供应集成电路板,音乐集成电路板,返回,铁芯片,
