硅酸盐与硅单质
硅单质在自然界的存在形式
硅单质在自然界的存在形式
硅单质是一种非金属元素，它在自然界中以多种形式存在。
硅
是地壳中第二多的元素，其化合物构成了许多矿石和岩石。
硅单质
在自然界中主要以以下几种形式存在：
1. 石英，石英是最常见的硅单质矿物，它是一种晶体形式的二
氧化硅。
石英可以以多种形式出现，包括晶体、块状和结晶簇。
它
在许多岩石和沉积物中都可以找到，是许多地质过程的重要组成部分。
2. 硅酸盐矿物，硅酸盐是一种广泛存在的硅化合物，包括长石、云母和斜长石等。
这些矿物在地壳中非常常见，它们通常以岩石或
矿石的形式存在。
3. 硅质岩石，硅质岩石是由高含量的硅酸盐矿物组成的岩石，
例如石英岩和燧石岩。
这些岩石通常在地壳中广泛分布，是地质学
中重要的岩石类型之一。
4. 硅化木，硅化木是一种由硅代替了木质细胞组织的化石，它
们通常在地下水中形成。
这些化石保存了原始植物的结构，但其组
织已被硅替代。
总的来说，硅单质在自然界中以多种形式存在，包括矿物、岩石和化石等。
它在地球科学和地质学中具有重要的地位，对我们了解地球的形成和演化过程具有重要意义。
硅酸盐硅单质教学设计
一、硅酸盐1、硅酸盐组成的表示方法：⑴盐化学式法，如Na2SiO3、CaSiO3等;⑵盐氧化物法,如Na2O·SiO2、CaO·SiO2等。
注：①各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变。
②顺序按先金属氧化物后SiO2，H2O在最后，金属元素按金属活动性顺序表依次排列③注意改写后应与原来化学式中的原子个数比相同。
2、硅酸钠(Na2SiO3)⑴硅酸钠的性质①物理性质：无色晶体、熔点高、易溶于水，水溶液俗称“水玻璃”。
②化学性质：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓⑵硅酸钠的保存：隔绝空气密闭保存⑶硅酸钠用途：制硅胶，建筑工业和造纸工业黏合剂，木材或织物的防火剂等3、硅酸盐工业简介二、硅单质⑴硅的制取⑵硅的分类：晶体硅和无定型硅⑶晶体硅的物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高（1410℃）、硬度大、有脆性、半导体。
⑷晶体硅的化学性质：④常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不和其他物质起反应：Si+2F2=SiF4；Si+4HF=SiF4+2H2↑Si+2NaOH+H2O= Na2SiO3+2H2↑⑤加热条件下，硅能跟一些非金属反应：△△高温Si+O2===SiO2；Si+2Cl2===SiCl4；Si+C===SiC⑸晶体硅的用途【课堂练习】：1.NaOH、KOH等碱性溶液可以贮存在下列哪种试剂瓶中A.具有玻璃塞的细口瓶B.具有玻璃塞的广口瓶C.带滴管的滴瓶D.具有橡胶塞的细口瓶2.可以用来制取半导体材料（如大规模集成电路）的是A.二氧化硅B.粗硅C.高纯硅D.硅酸盐3.下列不是水玻璃用途的是A.肥皂填料B.木材防火剂C.纸板黏胶剂D.建筑装饰材料4.构成地壳基本骨架的非金属元素的是A.AlB.OC. SiD.C5.二氧化硅的化学性质很不活泼，几乎所有的酸都不与其反应，但有一种酸能够和二氧化硅发生反应，这种酸是A.浓盐酸B.硫酸C.硝酸D.氢氟酸。
硅单质的实验室制法
硅单质的实验室制法
硅单质的实验室制法有以下几种：
1. 热还原法：将氯化硅（SiCl4）与纯度较高的金属镁（Mg）以
一定的摩尔比反应，在高温下进行还原反应，生成硅单质。
反应方程
式为：SiCl4 + 2Mg -> Si + 2MgCl2。
2. 热解法：将硅酸盐（如硅酸钠或硅酸钙）放置在高温炉中进
行热分解反应，得到硅单质。
反应方程式为：Na2SiO3 -> SiO2 +
Na2O，然后：SiO2 + 2C -> Si + 2CO。
3. 化学气相沉积法：通过将氯化硅（SiCl4）或硅烷（如SiH4）与氢气（H2）混合，在高温下通过化学反应产生硅单质并沉积在基板上。
需要注意的是，硅单质在空气中极易氧化为二氧化硅，因此在制
备硅单质时要保持反应器中的环境为惰性气体，如氩气或氮气。
另外，制备硅单质需要特殊设备和条件，需要在实验室中进行，非常危险，
需注意安全操作。
2020-2021高中化学1学案：4.1 第2课时硅酸盐和硅单质含解析
2020-2021学年高中化学人教版必修1学案：4.1 第2课时硅酸盐和硅单质含解析第2课时硅酸盐和硅单质一、硅酸盐1．概念：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
2．硅酸盐的性质:硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多不溶于水，化学性质很稳定.3．硅酸盐组成的表示：通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成.例如：Na2SiO3：Na2O·SiO2；长石：KAlSi3O8：K2O·Al2O3·6SiO2。
4．最常见的硅酸盐——Na2SiO3。
Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，能制备硅胶和木材防火剂。
5．三种常见的硅酸盐产品。
6.其他含硅的物质。
二、硅单质1．物理性质晶体硅是有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性。
晶体硅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(1)稳定性：常温下硅的化学性质不活泼，只能与氟气（F2)、氢氟酸（HF）和强碱溶液反应.化学方程式分别为：Si＋2F2===SiF4，Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑，Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑。
(2）还原性:在加热条件下,硅能与一些非金属单质发生反应：Si＋2Cl2错误!SiCl4，Si＋O2错误!SiO2，Si＋C错误!SiC。
3．工业制法（1)制粗硅：SiO2＋2C错误!Si(粗）＋2CO↑;(2）粗硅提纯：Si＋2Cl2错误!SiCl4,SiCl4＋2H2错误!Si(纯)＋4HCl。
4．用途（1)用做半导体材料，制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件。
（2)制合金，如含硅4%的钢可制成变压器的铁芯,含硅15％的钢可制造耐酸设备等。
（3）制造光电池，将光能直接转换为电能。
知识点一硅酸盐的表示方法1．规律通常用氧化物的形式来表示硅酸盐的组成。
硅酸盐中的硅元素以SiO2的形式表示，金属元素如Na、K、Mg、Al、Ca等，以它们常见的氧化物形式表示,氢元素以H2O的形式表示。
硅酸盐 PPT
1、硅酸盐是由 硅 、 氧 和 金属 组成的化合 物。硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般
都不溶于水 ，化学性质 很稳定 。通常用 二氧化硅 和金属氧化物 的形式表示其组成。
2、硅酸钠水溶液俗称 水玻璃 ，可用作肥皂填 料、木材 防火剂 ，及黏胶剂 。
3、单质硅有 晶体 和 无定形 两种。晶体硅 是有金属光泽的灰黑色固体，熔点 高 ，硬 度 大 ，在常温下化学性质 不活泼 。
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3、硅的用途
晶体管、集成电路、硅整流器、太阳能电 池、硅合金等。
晶体管
集成电路
在太阳能方面的利用
卫星的翅膀
汽车的尾巴
无机非金 属材料
新型无机非金属材料
传统无机非金属材料 （硅酸盐为主要成分）
水泥 玻璃 陶瓷
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人教版高中化学必修一课件：第四章 第一节第2课时 硅酸盐和硅单质
• 7、“教师必须懂得什么该讲，什么该留着不讲，不该讲的东西就好比是学生思维的器，马上使学生在思维中出现问题。”“观 察是思考和识记之母。”2021年11月9日星期二3时29分44秒15:29:449 November 2021
解析:Na2SiO3既是硅酸盐,又是钠盐,硅酸盐大多不溶于水,而钠盐均易 溶于水;浸泡银幕主要是为了防火,而浸泡枕木主要是为了防腐;水玻璃 有黏合作用,常作黏合剂。
2.用氧化物的形式表示硅酸盐的组成,其中正确的是( D ) A.钙沸石[CaAl2Si3O10·3H2O]表示为 Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O
第2课时 硅酸盐和硅单质
[新课导入] (教师用书备用)
你知道中国有“瓷国”的美誉之称吗?你知道陶瓷也叫“China”吗? 陶瓷是中华民族一项伟大的创造,具有悠久而辉煌的历史,让我们一起来 走近陶瓷吧!
[学习目标] 1.知道硅酸钠的性质和用途。
2.学会用氧化物的形式表示复杂硅酸盐的方法。 3.知道玻璃、水泥和陶瓷是硅酸盐制品以及生产它们的主要原料。 4.知道晶体硅是良好的半导体材料,能说出它的主要用途。
主要成分
3CaO·SiO2,2CaO·SiO2,3Ca O·Al2O3
Na2O·CaO·6SiO2 硅酸盐
• 1、“手和脑在一块干是创造教育的开始，手脑双全是创造教育的目的。” • 2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 • 3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 • 4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 • 5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
硅酸盐和硅单质
由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对 硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物法，实际上 硅酸盐不是以简单氧化物形成存在的，而是以结构 复杂的盐的形式存在的．
碳 △ C＋4HNO3(浓)=====CO2↑＋ 4NO2↑＋2H2O △ C＋2H2SO4(浓)=====CO2↑＋ 2SO2↑＋2H2O 与水或 碱溶液 反应 高温 C＋H2O(g)=====CO＋H2
二、硅单质 1．分类
晶体和无定形两种．
2．晶体硅的物理性质 晶体硅是有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度 大 、 有脆性．晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良 半导体 好的 材料．
3．硅的用途
(1)用作半导体材料，做 硅芯片 ，促进信息技术革命的发展． (2)制造 光电池，将光能转换为电能，极有发展前景．
1．硅酸盐结构复杂，化学性质稳定，都不溶于水． ( 2．硅酸钠可写成Na2O· SiO2，则其属于混合物． 提示：错误，因硅酸盐都是化合物．
)
提示：错误，因为有的硅酸盐可溶于水，如Na2SiO3等． ( )
3．玻璃和水玻璃都为固态硅酸盐产品．
(
)
提示：错误，因水玻璃是Na2SiO3溶液的俗名，呈液态．
在半导体工业中有一句行话：“从沙滩到用户”，你 能理解这句话的涵义吗？
提示：这句话是指用 SiO2(沙子的主要成分)生产半导体材料 ——晶体硅的过程．方程式分别为： 高温 高温 SiO2＋2C=====通八达 Si＋2CO↑，Si＋2Cl2=====SiCl4， 电炉 高温 SiCl4＋2H2===== Si＋4HCl.
第二课时
硅酸盐和硅单质
一、硅酸盐 1．概念
硅酸盐是由 硅、氧和金属 组成的化合物的总称．
2．硅酸盐的性质 硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多 不溶 于水， 化学性质很 稳定 ．
硅酸盐,单质硅,二氧化硅产物
硅酸盐,单质硅,二氧化硅产物英文回答：Silicates are a group of minerals that contain silicon and oxygen atoms in their chemical composition. They are widely found in nature and have various applications in different industries. Silicates are formed through the combination of silicon dioxide (SiO2) with other elements or compounds.One example of a silicate is sodium silicate, also known as water glass. It is produced by fusing silica sand with sodium carbonate at a high temperature. Sodiumsilicate has many industrial uses, such as in the manufacturing of detergents, adhesives, and cements.Another example of a silicate is calcium silicate, which is used as an insulating material in high-temperature applications. It is made by reacting calcium oxide with silica in a process called calcination. Calcium silicate iscommonly used in the construction industry to insulate pipes and walls.Silicon, on the other hand, is a chemical element with the symbol Si and atomic number 14. It is a hard, brittle crystalline solid with a blue-grey metallic lustre. Silicon is widely used in the production of semiconductors, which are essential components of electronic devices. It is also used in the manufacturing of solar cells, glass, and ceramics.Silicon dioxide (SiO2), commonly known as silica, is the most abundant compound in the Earth's crust. It exists in various forms, such as quartz, sand, and glass. Silicais used in many industries, including the production of glass, ceramics, and silicon wafers for semiconductors.In conclusion, silicates, single silicon, and silicon dioxide are all important substances with various applications. Silicates are minerals that contain silicon and oxygen, while silicon is a chemical element. Silicon dioxide is the most abundant compound in the Earth's crustand has many industrial uses. These substances play acrucial role in different industries and contribute to the development of technology and infrastructure.中文回答：硅酸盐是一类含有硅和氧原子的矿物质，广泛存在于自然界，并在不同行业中有着各种应用。
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常温下，硅的化学性质不活泼， 除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其 他物质如：氧气、氯气、硫酸等 起反应，但在加热情况下，硅也 能跟一些非金属反应。
化学性质
1、与氟气反应： Si+2F2==SiF4 2、与氢氟酸反应： Si+4HF==SiF4↑+2H2↑ 3、与强碱溶液反应： Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2 4、与氯气反应： Si+2Cl2==SiCl4
Mg2Si+4HCl==2MgCl2+SiH4
的晶体管是计算机的心脏。
硅在工业上的用途
高纯硅
硅在能源方面的用途
晶体硅光电池
单晶硅电池板
硅在航天方面的用途
• 第一架航天飞机“哥伦 比亚号”能抵挡住高速 穿行稠密大气时磨擦产 生的高温，全靠它那三 万一千块硅瓦拼砌成的 外壳。
哥伦比亚航天飞机
归纳 总结
无游离态
硅元素
HF
只有化合态
常温不活泼 Si + F2 Si + HF Si + NaOH
家用陶瓷
隋带烧制的 三彩陶骆驼
江西景德镇所烧制的瓷器
SiC
金刚砂
硬度大
22
硅钢
导磁性
23
硅橡胶
既耐高温又耐低温 保持良好弹性
24
分子筛 均匀微孔结构 吸附剂 、催化剂
25
新型无机非金属材料： 高温结构陶瓷、压电陶瓷 新型陶瓷 透明陶瓷、超导陶瓷等
单晶硅
单晶硅发电
硅（Si）
硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体
高温
SiCl4+2H2==4HCl+Si(纯度高的多晶硅)
用途
晶体硅的导电性介于导 体和半导体之间,是良好 的半导体材料,信息技术 的关键材料。
在美国旧金山，有个最大 的高科技工业园区，称之为 “硅谷”，它是现代电子工业 和计算机发展的基地。这说明 硅在电子工业革命中起着非常 重要作用。以硅为基础而制成
CaCO3 +SiO2===CaSiO3 + CO2↑
高温
高温
⑶普通玻璃的成分： Na2SiO3 、 CaSiO3 和 SiO2 组 成的混合物。 或Na2O· CaO· 6SiO2；
⑷玻璃的性能：
玻璃无固定的熔沸点， 在一定温度范围内软化。
各式各样 的玻璃
湘 乡 水 泥 厂
万丈高楼平地起，穿针引线是水泥。 硬水性
china
---ห้องสมุดไป่ตู้--瓷器
硅酸盐产品
阅读检测
硅 氧 金属 硅酸盐是由_____、____和_______元
素组成的化合物的总称。硅酸盐是一类 结 构 复 杂 的 物 质 ， 一 般 都
不溶于水 ___________，化学性质__________。
稳定
硅酸盐的表示方法
①盐化学式法（Na2SiO3 ） ②用氧化物的形式表示（Na2O· 2 ） SiO
Y=(4.2 ×2 ×22.4)/28=6.72(L) VH2=5.6+6.72=12.32(L)
相应练习2
在实验室里，将细砂粉（SiO2）与镁粉混合加热， 也可得到粗硅，反 应的化学方程式为 高温 SiO2+2Mg==2MgO+Si 这样得到的硅不纯净，往往含有过量的镁、氧化 镁及硅化镁（Mg2Si）等，这些杂质可用盐酸除去， 有关反应的化学方程式为 Mg+2HCl==MgCl2+H2 MgO+2HCl==MgCl2+H2O
•
红柱石 Al2SiO5 长石 钙镁石榴子石 Ca3Al2Si3O12 KAlSi3O8
镁橄榄石 Mg2SiO4
7
最简单的硅酸盐------硅酸钠
水玻璃 硅酸钠的水溶液俗称_________，又称 泡花碱 _________可用作肥皂填料、黏胶剂、制备
硅胶 _________及木材防火剂等。
实验4-2
活泼金属氧化物· 较活泼金属氧化物· 二氧化硅· 水
• ①写对应氧化物 • 金属氧化物→二氧化硅→水（金属按活动顺序表） ★ 用“·”隔开 • ②按原子个数比配置 • ③分数化整
注意：实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存
在的，而是以种种结构复杂的盐的形式存在的。
K(Al3Si3O10)(OH)2 K2O· 2O3· 3Al 6SiO2· 2O 2H
不作处理 放入蒸馏水 放入Na2SiO3 饱和溶液 水分蒸发 后不燃烧 Na2SiO3可 作防火剂
现象
立即燃烧
水分蒸发 后就燃烧
结论 滤纸易燃烧
滤纸易燃烧
传统硅酸盐工业
三大产品
玻璃
水泥
陶瓷
1、玻璃 ⑴玻璃的生产原料：
纯碱、石灰石和石英
⑵生产原理：
Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑
常 温
5、与氧气反应
Si+O2==SiO2
制法
SiO2 + 2C === Si + 2CO↑
高温
工业上：
SiO2
+C
粗硅 SiCl4 高温 高温
+Cl2
精馏+H2 高温
Si
SiO2+2C == 2CO ↑ +Si(含杂质的粗硅)
高温
高温
Si+2Cl2 == SiCl4
生成的液态SiCl4经精馏、除硼、砷等，再用H2 还原
O2
单质硅
C 高温
SiO2
硅酸盐
Na2SiO3、 CaSiO3
加热能与某 些非金属单 质反应（O2、 Cl2） 硅可制造集成路、 太阳能电池等；硅 合金可用来制造变 压器铁芯、耐酸设 备等。
二氧化硅是光导纤维 的主要原料，光导纤 维可用作通讯材料和 制造医用内窥镜等
作业：习题1、4
1.下列物质中属于纯净物的是( A ) A.Na2CO3· 2O 10H B.水泥 C.纯净的盐酸 D.普通玻璃 2.下列叙述正确的是( BD ) A.酸均不能与酸性氧化物反应 B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸 C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同 D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同 3.下列物质有固定熔点的是（ C ） A.水泥 B.玻璃 C.Na2O· 2 D.水玻璃 SiO
相应练习1
已知硅与强碱氢氧化钠溶液反应的化学方程式为： Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2
现把11.5g钠和4.2g硅同时投入100g水中，在标况下 可收集到H2多少L？（提示：与Si反应的NaOH是过 量的） 解：
Na—1/2H2 23 1/2×22.4 11.5 X Si—2H2 28 2×22.4 4.2 Y X＝ 1 2 ×22.4×11.5 ＝5.6L 23
2、水泥 黏土和石灰石。 ⑴水泥的生产原料： ⑵生产过程： 两磨、一烧。 研磨→煅烧→再磨成细粉； ⑶普通硅酸盐水泥的成分： 硅酸三钙(3CaO· 2) SiO 硅酸二钙(2CaO· 2) 混合物 SiO 铝酸三钙(3CaO· 2O3) Al
3、陶瓷： 陶瓷具有抗氧 化、抗酸碱腐蚀、 耐高温、绝缘、 易成型等许多优 点，因此，陶瓷 制品一直为人们 所喜爱。