化学必修一硅完整版
化学必修1第四章第一节硅
思考： CO2＋H2O＝H2CO3 ，但是SiO2不 能与水直接化合成H2SiO3。
那怎样制备H2SiO3呢？
实验4-1 向饱和Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴
入稀盐酸.
现象
滴入酚酞溶液呈红色，滴入 盐酸有透明的硅酸凝胶产生
Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水
结论
方程式 Na2SiO3+2HCl = H2SiO3(胶体)+2NaCl
生活中随处可见的含硅化合物及产品
具有特殊功能的含硅物质
碳化硅（SiC俗称金 刚砂），具有金刚 石的结构。硬度很 大，用作砂纸、砂 轮的磨料。
硅 钢（铁合金） 导磁性良好，用 作变压器铁芯
硅橡胶：既耐高温又 耐低温 制造飞机、火箭、 导弹的零件和绝缘 材料
分子筛：具有均匀微孔结 构的铝硅酸盐 Na 2O· 2O3 · Al 2SiO2 · 2O nH 主要作吸附剂和催化剂
5、硅酸的存在
• 硅酸浓度较小时易聚合形成硅酸溶胶，硅酸 浓度较大时则形成硅酸凝胶 • 硅酸凝胶干燥脱水——硅酸干凝胶，又称为 硅胶，吸附水分能力强，常用作干燥剂，也 用作催化剂的载体
原硅酸H4SiO4 白色胶状沉淀，弱酸
硅酸可看成原硅酸失去一个水得到的
二、硅酸盐
1、是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。 2、结构复杂的固态物质，大多不溶于水， 化学性质很稳定 3、硅酸钠（Na2SiO3),其水溶液俗称水玻璃， 是制备硅胶和木材防火剂等的原料。
高温
雕刻玻璃
在玻璃表面涂上一层石蜡
在石蜡上雕刻出花纹，向 挖空部分加少量氢氟酸
洗掉酸并去掉石蜡
SiO2与CO2化学性质的比较
性质
与碱性氧化 物反应
二氧化碳(CO2)
人教版化学必修一4.1无机非金属材料的主角--硅(共59张PPT)
氧
化 硅 的
硅 石
存
在 无定形——硅藻土
晶
体
水晶
二
氧
化
硅
玛瑙
玛瑙
硅藻土 中国硅藻土资源丰富。全国10个省(区) 有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有354 处，总保有储量矿石3.85亿吨.仅次于美 国，居世界第2位。在地区分布上，以吉 林最多，占全国储量的54.8%，云南、福 建、河北等地次之。
2.二氧化硅的用途 由于SiO2具有优良的物理化学性能加
第四章 非金属及其化合物
第一节 无机非金属材料的主角----硅
硅在地壳中的含量
硅 的 存 在
金属在地壳镁中2.的00%含量钠2.74% 1
其他 1.20%
氢0.16%
2 钾2.47% 钙3.45% 铁4.75% 3
4
氧48.6%
5Leabharlann 硅26.3%67 铝7.73% 8
9
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。
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。
石英制品
水晶
石英、玛瑙
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。 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， 一对光纤上可同时传送3万门电话。
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人教版高中化学必修一第四章 第一节 无机非金属材料的主角—硅 课件 (共35张PPT)
二、二氧化硅的化学性质：
二氧化硅的晶体结构
O
Si
立体网状结构
结构稳定，性质不活泼
1.与氢氟酸反应 SiO2 + 4 HF==SiF4
+ 2 H2O
思考： 实验室如何保存氢氟酸？ 用途： 工艺师经常利用这个原理雕刻玻璃或刻蚀石 英制作工艺品
2.与强碱反应
SiO2 + 2 NaOH =Na2SiO3＋H2O
第一节 无机非金属材料的 主角——硅
【第一课时】
岩石
沙土
硅元素的存在形式：亲氧性
氧化物：二氧化硅 硅酸盐：硅酸钙等
结晶的二氧化硅：石英
无色透明的石英——水晶（高纯度的SiO2）
有彩纹的石英：玛瑙
玛瑙
玛瑙手链
一、二氧化硅的物理性质：
无色透明 硬度大 熔点高：1600~1700℃ 不溶于水
练习巩固：下列说法正确的是（ B） A.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，所 以二氧化硅能于水生成对应的硅酸 B.二氧化碳能与硅酸钠溶液反应生成硅酸， 说明碳酸酸性比硅酸强 C.二氧化硅常温下能与强碱或碱性氧化物反 应 D.二氧化硅的空间结构决定了它不能与任何 物质反应
小结
二氧化硅：
1.结构：立体网状结构 2.化学性质：稳定 （与酸、碱、碱性氧化物的反应） 3.用途（水晶、玛瑙饰品、光学仪器、光纤等）
现象：（1）滴入酚酞，溶液变红 （2）滴入稀盐酸，红色变浅 （3）有透明胶状物生成
二、硅酸盐
1、概念：硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。
特点：种类多、结构复杂、化学性质稳定、
多数不溶于水
2、课本P77实验4-2：两张滤纸，分别放入蒸馏水和 Na2SiO3溶液中，取出沥干，置于酒精灯外焰处。 现象：A.蒸馏水：水分蒸发完后滤纸燃烧 B. Na2SiO3溶液：水分蒸发完后滤纸不燃烧
高一化学必修一第四章第一节硅完整ppt课件
9
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，工业上是如何获得
单质硅的呢？
反应得到的
资料：
高温
是粗硅，还 需提纯。
据热力学数据表明：SiO2+2C==Si+2CO↑
反应能够发生的温度为T>1766.88K.
高温
SiO2+C==Si+2CO2↑
反应能够发生的温度为T>2521.18K.
特殊性
与氢氟酸不反应
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SiO2+4HF= SiF4↑ +2H2O
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（4）用途
光学仪器 石英手表 石英坩埚
耐磨器皿 精密仪器轴承
装饰品
光导纤维
SiO2
完整版PPT课件
34
35
完整版PPT课件
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常用的矿物胶
S用i来O2坩熔埚融S（烧iO陶碱2瓷＋？）Ca能O高__温__ CaSiO3
思考：NaOH溶液为什么不盛装在带磨口玻 璃塞的试剂瓶中？
因为玻璃的主要成分是二氧化硅，易与碱液
反应生成对应的硅酸盐，将瓶盖粘合.
完整版PPT课件
27
学生总结：
3、化学性质
能否用玻璃试剂瓶盛 氢氟酸，为什么？应
用什么瓶盛放？
(2)特性
不能。因为玻璃瓶
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
中含有的SiO2会与 HF反应,最好用特制
的塑料瓶.
注意：利用该反应可以雕刻玻璃
完整版PPT课件
28
《高一化学硅》课件
硅元素广泛存在于各种岩石、土 壤、沙子、石英、水晶等天然矿
物中。
硅的发现可以追溯到1824年， 由瑞典化学家雅各布·贝采利乌 斯首次从硅酸钾中分离出硅元素
。
02
硅的化合物
硅酸盐
硅酸盐是由硅和氧组成的化合 物，是构成地壳的主要矿物之 一。
硅酸盐的种类繁多，包括长石 、云母、黏土等，广泛用于建 筑、陶瓷、玻璃、橡胶等领域 。
04
实验：硅的制备与 性质研究
硅的制备方法
01
02
03
碳还原法
利用碳和二氧化硅在高温 下反应，生成硅和二氧化 碳，是工业上制备硅的主 要方法。
氢还原法
在高温高压下，氢气和四 氯化硅反应生成硅和氯化 氢，这种方法常用于实验 室制备。
热解法
将硅酸盐或含硅的有机物 加热分解，得到硅和其它 气体或固体，这种方法可 用于制备高纯度的硅。
常为灰黑色晶体，有金属光泽，硬度很大，熔点很高。
02
硅的化学性质
硅是非金属元素，具有金属和非金属的性质。硅能与氟、氢、氧气等非
金属元素直接反应，也能与钠、钙等金属元素反应生成相应的硅化物。
03
硅的化合物
硅的氧化物和氢化物是重要的化合物。二氧化硅是地壳中含量最丰富的
二氧化物，是构成岩石和土壤的主要成分。硅烷是最简单的有机硅化合
高一化学硅
目录
CONTENTS
• 硅的简介 • 硅的化合物 • 硅的用途 • 实验：硅的制备与性质研究 • 总结与思考
01
硅的简介
硅的物理性质
硅是灰黑色固体，具有金属光泽，但 与金属不同，它具有半导体性质。
硅晶体结构与金刚石相似，每个硅原 子与四个氧原子形成共价键，每个氧 原子又与两个硅原子形成共价键，组 成三维的连续晶体结构。
人教版高中化学必修一4.1.1硅及其化合物(共21张PPT)优秀课件
（二）硅的化学性质
硅的许多化学性质与碳相似，常温下较稳定，不与O2、Cl2、 硫酸、硝酸等反应。加热时，能与O2、Cl2等反应
常温下与强碱反应
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑
（了解） 加热时，能与O2、Cl2等反应
△
Si + O2 == SiO2
△
Si + 2Cl2 == SiCl4
思考:
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
分析以上制取原理，若将CO2通入 Na2SiO3溶液中 有何现象?
Na2SiO3 + H2O + CO2 == Na2CO3 + H2SiO3↓
（2）化学性质 硅酸是不溶于水的极弱酸，酸性弱于碳酸，不能使酸碱
指示剂变色。
H2SiO3 + 2NaOH= Na2SiO3 + 2H2O H2SiO3=Δ= SiO2 + H2O
与碱性氧 化物反应 与碱反应
与水反应
CO2 ＋ CaO＝CaCO3
CO2 ＋2NaOH＝ Na2CO3+H2O
CO2 ＋ H2O＝H2CO3
CaO＋SiO2 高温 CaSiO3
SiO2 ＋2NaOH＝ Na2SiO3+H2O
不反应
特性：
①不能与水反应生成硅酸。 ②能与氢氟酸反应 SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O
Si无单质状态
（1） 硅和碳一样,其原子既不易失去电子，也不易得到电子， 所以硅和碳主要形成四价化合物。
（2）碳和硅都是亲氧元素，但是硅的亲氧能力更强。
碳的单质
人教版高中化学必修一第四章第一节无机非金属材料的主角——硅 课件(共31张PPT)
SiO2＋OH－==HSiO3－
C．晶体硅与氢氧化钾溶液反应：
Si＋2OH－＋H2O == SiO32－＋2H2↑
D．玻璃与氢氟酸溶液反应：
SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O
3．要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最
适宜的试剂是（ ）B
A.纯碱溶液
B.盐酸
SiO2+ 4HF== SiF4 +2H2O
：
思考1：为什么在实验室中盛放NaOH溶液的 试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ （玻璃由Na2SiO3、Ca2SiO3和SiO2熔合而成）
答：玻璃中的SiO2 与NaOH 发生 反应，在瓶口处生成有粘性的物质， 使瓶塞与瓶口粘结而无法打开。
SiO2+2NaOH =Na2SiO3+Ｈ2O
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
硅结构的平面图
硅的空间网状结构
硅的空间网状结构 与金刚石类似，这 决定了硅有什么物 理性质和化学性质？
立体网状结构
阅读课本P79硅的内容，概括硅的物理性质
二、硅单质
1.硅的物理性质 硅单质分为： 晶体硅 和无定形硅。晶体硅 是一种有金属光泽的灰黑色固体 。熔沸
点 高 ，硬度 大 ，有脆性。
硅在元素周期表中的位置和结构
1 2 3 Na Mg 4 5 6 7
ⅣA
C Al Si P S Cl
Ge Sn Pb
从硅元素在表中的位置可知，硅是 一种良好的半导体材料。
阅读课本P79硅的内容，概括硅的物理性质
一、硅
1.硅的物理性质
硅单质分为： 晶体硅 和无定形硅。晶体硅
人教版高中化学必修一课件-4.1无机非金属材料的主角——硅
戴着水晶手链洗了几次衣服，发现光泽度大 打折扣，什么原因造成的?
水晶性脆，注意防重压、防摔、防高温、 发现水晶饰品有灰尘切勿使用羽毛刷子 ，要以轻软而不含绒毛的布料轻拂除尘， 不要用力拂拭，以免磨损水晶。 ◆请不要佩戴水晶首饰洗澡，洗碗， 游泳！若清理不善，水气和化学物品 (特别是如: 沐浴露，洗洁精等碱性洗涤剂) 均会贴附在水晶表面，令水晶变得暗哑
现象 结论
滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液由 红色变浅或至无色，同时有白色胶状物质产生。
a、Na2SiO3溶液呈碱性； b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的白 色胶状沉淀硅酸。
化学方程式 Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3(胶体)
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3(胶体)
第一节 无机非金属材料的主角---硅
第一课时
+14 2 8 4
O-48.60%
Si-26.30%
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。
【解决三个问题】
1、水晶手链戴着它洗了几次衣服，发 现光泽度大打折扣，原因是什么?
2、玻璃瓶上精美的图案是怎么雕刻上 去的？
分析以上制取原理 。
强酸制 取弱酸
研究性学习 探究碳酸与硅酸的酸性强弱
可供选择的试剂：稀硫酸、稀盐酸、大理石、 碳酸钠固体、硅酸钠溶液
可供选择的仪器：试管、橡皮塞、酒精灯、 导气管、
小组讨论交流，完成方案设计
探究碳酸与硅酸的酸性强弱设计
试剂 仪器
设计原理
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化学必修一硅
HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
硅：
①元素符号：Si
②原子结构示意图：
③电子式：
④周期表中位置：第三周期ⅣA族
⑤含量与存在：在地壳中的含量为26．3％，仅次于氧，在自然界中只以化合态存在
⑥同素异形体：晶体硅和无定形硅
硅的物理性质和化学性质：
（1）物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，它的结构类似金刚石，具有较高的沸点和熔点，硬度也很大，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。
（2）化学性质：化学性质不活泼
①常温下，除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外，与其他物质不反应
(雕刻玻璃)
②在加热条件下，能与氧气、氯气等少数非金属单质化合
(3)制备：在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅：，将制得的粗硅，再
与Cl
2反应后，蒸馏出SiCl
4
，然后用H
2
还原SiCl
4
可得到纯硅。
有关的反应为：。
碳族元素中碳和硅的一些特殊规律:
1.金刚石和晶体硅都是原子晶体，但金刚石不导电，晶体硅能导电．且金刚石的熔点(大于3550℃)比硅的熔点(1410℃)高；石墨是过渡型晶体或混合型晶体，也能导电。
2.碳和硅都能跟O2反应生成氧化物，碳的两种氧化物CO和CO2在常温下是气体，而硅的氧化物SiO2 在常温下是固体。
3.碳跟碱溶液不反应，而硅跟碱溶液能反应。
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
4．碳在高温时能跟水蒸气反应，而硅不能。
C+H2O(g)CO+H2
5．碳跟氢氟酸不反应，而硅能跟氢氟酸反应。
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
6．碳能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化生成二氧化碳，但硅不能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化。
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓)4NO2↑+2H2O+CO2↑
7．碳和硅都具有还原性，且硅的还原性比碳强，但在高温时碳能把硅从SiO2中还原出来。
2C+SiO2Si+2CO↑
8．碳的氯化物都不能自燃，而SiH4能自燃。
SiH4+2O2==SiO2+2H2O
9．通常情况下，周态CO、CO2都是分子晶体，熔、沸点都很低；而SiO2是原子晶体，熔、沸点较高。
10．CO2溶于水且能跟水反应生成碳酸，SiO2却不能.
11．CO2跟氢氟酸不反应，而SiO2能跟氢氟酸反应.
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
12．CO2跟碱溶液反嘘生成正盐或酸式盐，而SiO2 跟碱溶液反应只生成正盐。
CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
CO2+NaOH==NaHCO3
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
13．在溶液中Na2SiO3可转变为Na2CO3，而在高温条件下Na2CO3又可转变为
Na2SiO3。
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
硅及其化合物的几种反常现象:
1．Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si 可从平衡移动的角度理解，由于高温下生成了气态物质CO2它的放出降低了生成物的浓度，有利于应反正向进行，故可发生反应：SiO2+2C Si+2CO↑
2．部分非金属单质能与碱溶液反应，但其中只有 Si与碱反应放出H2 常见的非金属单质与碱溶液的反应有：
Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O①
3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O②
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③
在反应①②中，Cl2、S既作氧化剂又作还原剂：在反应③中，Si为还原剂。
3．非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还会产生H2
4．硅酸不能由相应的酸酐与水反应制得制取硅酸的实际过程很复杂，条件不同可得到不同的产物，通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脱水得到的一系列酸。
原硅酸经两步脱水变为SiO2，SiO2是硅酸的酸酐，是一种不溶于水的同体，不能直接用它制备硅酸，用SiO2制取硅酸时，可先将SiO2溶于烧碱中，再向溶液中加入足量的盐酸或通入过量的CO2，析出的胶状物就是原硅酸，将原硅酸在空气中脱水即得硅酸（废话），反应原理可理解为：
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓
H4SiO4==H2SiO3+H2O
5．非金属氧化物的熔沸点一般较低，但SiO2的熔沸点却很高；非金属氧化物一般为分子晶体，但SiO2为原子晶体。
分子晶体中分子以分子问作用力相结合，而分子间作用力很弱，破坏它使晶体变为液体或气体比较容易；而在SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子相结合，形成硅氧四面体，在每个硅氧四面体结构单元中Si—O 键的键能很高，同时硅氧四面体结构单元可通过共用顶角氧原子连成立体网状结构，所以要使它熔融，必须消耗更多的能量，因此SiO2的熔沸点很高。
6．SiO2是酸性氧化物却能跟HF作用：SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，此反应并不是因为HF的酸性，而是因为为常温下SiF4为气态物质，有利于反应正向进行，这是SiO2的突出特性，当然也是HF 的特性。
7．H2CO3的酸性强于H2SiO3。
但却能发生如下反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
强酸制备弱酸作为判断反应方向的依据，只适用于水溶液体系，而在非水溶液的条件下不一定适用，在高温下能发生反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+ CO2↑的原因是H2SiO3难挥发，H2CO3易挥发，这符合高沸点物质制低沸点物质的反应规律，与此反应类似的还有：
2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑
上述两反应并不是由于H2SO4的强酸性，而是由于H2SO4为高沸点酸，HCl、HNO3为低沸点酸。
硅的用途：
高纯硅可作半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制造太阳能电池。
硅的合金用途也很广，如含硅4%的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器的铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备。
二氧化硅
二氧化硅：
①化学式SiO2
②相对分子质量：60
③类别：酸性氧化物
④晶体类型：原子晶体
⑥晶体中粒子间的作用力：共价键
二氧化硅的物理性质和化学性质：
(1)物理性质：无色透明或白色粉末，原子晶体，熔沸点都很高，坚硬难熔，不溶于水，天然的二氧化硅俗称硅石，是构成岩石的成分之一。
(2)化学性质：不活泼
①不与水反应，不能跟酸(氢氟酸除外)发生反应。
(氢氟酸不能盛放在玻璃容器中)。
②具有酸性氧化物的性质，能跟碱性氧化物或强碱反应。
(实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因)
(制玻璃)
③具有弱氧化性
知识点拨：
二氧化硅晶体的结构若在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子，便可得
)为骨架的二氧化硅的结构，如图所示。
在二氧化硅晶体里，硅原到以硅氧四面体 (SiO
4
子和氧原子交替排列，不会出现Si—Si键和O—O键，即每个硅原子与四个氧原子形成四个共价键，每个氧原子与两个硅原子形成共价键，因此，二氧化硅晶体中硅原子和氧原子
.
的个数比为1：2，二氧化硅的化学式为SiO
2。