《無機(jī)非金屬材料的主角-硅》.ppt

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1、第四章 非金屬及其化合物,第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角 硅,第一課時(shí),硅元素(silicon)在地殼中的含量,氧48.6%,硅26.3%,鋁7.73%,鐵4.75%,鈣3.45%,鈉2.74%,鉀2.47%,鎂2.00%,氫0.16%,其他1.20%,硅26.3%,硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的90%以上。,,1、存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài) 2、分布：自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。,一、硅單質(zhì),Si,最外層電子數(shù)是4，碳也是。,思考2：碳、硅原子主要顯幾價(jià)？,正四價(jià)（+4價(jià)）,思考1：硅原子最外層電子數(shù)

2、是多少？我們很熟悉的哪種元素最外層電子數(shù)與它相同？,3、原子結(jié)構(gòu),,4.物理性質(zhì),結(jié)構(gòu)類似金剛石，為硬而脆的灰黑色固體, 熔點(diǎn)高,硬度大。,,5.用途,晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料,硅太陽能電池,利用硅的半導(dǎo)體性能，制成光電池 ，將光能轉(zhuǎn)化為電能。,6、硅的工業(yè)制法 ：,粗硅：,純硅：,太陽能電池,電腦的中央處理器（CPU）,硅芯片的使用，使計(jì)算機(jī)的體積已縮小到筆記本一樣大小了。,大規(guī)模集成電路,硅的用途非常廣泛，可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件，還可以制太陽能電池，制鋁合金、鐵合金等多種合金。,硅芯片,在美國舊金山，有個(gè)最大的

3、高科技工業(yè)園區(qū)，稱之為“硅谷”，它是現(xiàn)代電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)發(fā)展的基地。這說明硅在電子工業(yè)革命中起著非常重要作用。以硅為基礎(chǔ)而制成的晶體管是計(jì)算機(jī)的心臟。,硅在電子工業(yè)中重要作用,二氧化硅(SiO2),二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石。是一種堅(jiān)硬難熔的固體。,硅石,硅礦山,1.二氧化硅的存在,,二、二氧化硅,,,,,水晶,晶體二氧化硅,,,瑪 瑙,瑪瑙,無定形二氧化硅,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Si,,O,二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖,2.二氧化硅的結(jié)構(gòu).,SiO2 原子晶體,,,Si,,O,二氧化硅的晶體結(jié)

4、構(gòu)示意圖,SiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 因此性質(zhì)很穩(wěn)定,堅(jiān)硬難熔的固體， 熔沸點(diǎn)比較高， 不溶于水， 硬度比較大。,3.二氧化硅物理性質(zhì),實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎？,防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。,4.二氧化硅化學(xué)性質(zhì),SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,是酸性氧化物,SiO2 + 2OH ==SiO3 2-+ H2O,不與酸反應(yīng)（除氫氟酸以外）,SiO2 + 4HF == SiF4 + 2H2O,玻璃花雕刻工藝和我們化學(xué)有什么深厚的合作關(guān)系？,特殊性：不能與水反應(yīng),第四章 非金屬

5、及其化合物,第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角 硅,第二課時(shí),練習(xí)：1地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物不具有的性質(zhì)是 A熔點(diǎn)很高 B與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸 C堅(jiān)硬 D可與燒堿反應(yīng)生成鹽 2下列物質(zhì)中，主要成分不是SiO2的是 A金剛砂 B瑪瑙 C水晶 D石英,B,A,( ),( ),3、實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)提供下列試劑瓶, 細(xì)口磨口塞玻璃瓶 廣口瓶 細(xì)口橡皮塞玻璃瓶 棕色廣口瓶 細(xì)口塑料瓶， 如何存放下列藥品?依據(jù)是什么? a.二氧化硅__b.氫氧化鈉溶液 c.硝酸銀晶體__ d.氫氟酸_ e.濃硫酸__,,,,,,1.二氧化硅的存在,,二、二氧化硅,,,2.二氧化硅的結(jié)構(gòu).,3.二氧化

6、硅物理性質(zhì),4.二氧化硅化學(xué)性質(zhì),SiO2的化學(xué)性質(zhì)（很不活潑）,2.特性 與HF的反應(yīng) SiO2 4HF = SiF4 2H2O *用途：雕刻玻璃,1.酸性氧化物 與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽 SiO2 CaO == CaSiO3 與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水 SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O 硅酸鈉,,,,,高溫,高溫,,高溫,,高溫,5、二氧化硅的用途 由于SiO2具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能加上SiO2在自然界的廣泛存在，因此從古到今都被人類廣泛地應(yīng)用。,光學(xué)纖維胃鏡,石 英 制 品,,水晶石英、瑪瑙,二氧化硅用來制光導(dǎo)纖維,光導(dǎo)纖維就是比頭發(fā)絲還細(xì)的、能傳導(dǎo)

7、光信號的玻璃絲。 制造光導(dǎo)纖維的材料就是二氧化硅。光導(dǎo)纖維主要用于 通訊、傳感、測量等，光纖通訊的優(yōu)點(diǎn)就是通信容量大， 一對光纖上可同時(shí)傳送3萬門電話。,,76實(shí)驗(yàn)觀察現(xiàn)象并填寫下表,滴入酚酞溶液顯紅色，再滴入鹽酸紅色消失，并有透明膠狀物質(zhì)生成,Na2SiO3溶液呈堿性，與酸反應(yīng)生成了H2SiO3,,,,Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl,三.硅酸 (H2SiO3),1、制備:,可溶性硅酸鹽（如Na2SiO3）與酸反應(yīng),（1）硅酸的制備,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 （2）硅酸的性質(zhì) 物理性質(zhì):白色,膠狀,不溶于水的物 化學(xué)性質(zhì):弱酸性酸性比碳

8、酸弱. H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3 不穩(wěn)定性,,Na2SiO3 + H2O + CO2 == Na2CO3 + H2SiO3,（3）用途：可作干燥劑和催化劑的載體,四、硅酸鹽,硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固態(tài)化合物， 一般都不溶于水。,1.含義：硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱,2.硅酸鹽的表示方法：,化學(xué)式法：,氧化物法：,硅酸鈉：Na2SiO3,硅酸鈣：CaSiO3,硅酸鈉：Na2O SiO2,硅酸鈣： CaO SiO2,高嶺石：Al2O3 2SiO2 2H2O,石棉：CaO 3MgO 4SiO2,沸石：Na2 O Al2O3 3SiO2 2H2O,云母： K2

9、O 3Al2O3 6SiO2 2H2O,長石：K2O Al2O3 6SiO2,水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2,玻璃：Na2 O CaO 6SiO2,粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O,t,1.下列物質(zhì)中屬于純凈物的是( ) A.Na2CO310H2O B.水泥 C.純凈的鹽酸 D.普通玻璃,3.下列物質(zhì)有固定熔點(diǎn)的是（） A.水泥 B.玻璃C.Na2OSiO2 D.水玻璃,2.下列敘述正確的是( ) A.酸均不能與酸性氧化物反應(yīng) B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能貯存氫氟酸 C.石灰抹墻、水泥砌墻過程的硬化原理相同 D.石灰窯、玻璃熔爐出來的氣體主要成分相同,A,BD

10、,C,課堂小測,第四章 非金屬及其化合物,第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角 硅,第三課時(shí),1要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是 A純堿溶液 B鹽酸 C硫酸 D苛性鈉溶液 2在一定條件下，下列物質(zhì)不能與二氧化硅反應(yīng)的是焦炭 純堿 碳酸鈣 氫氟酸 濃硝酸燒堿溶液 氧化鈣氮?dú)?A B C D,課堂小測,3將過量的CO2分別通入 CaCl2溶液； Na2SiO3溶液； Ca(OH)2溶液； 飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是 A B C D 4、 高嶺土是制造瓷器的主要原料，其組成可以表示為Al2Si2Ox(OH)y。其中x、y的數(shù) 值分別是 A

11、7、2 B5、4 C6、3 D3、6,5下列表述正確的是（ ） A人造剛玉熔點(diǎn)很高，可用作高級耐火材料，主要成分是SiO2 B在醫(yī)療上碳酸鈉可用于治療胃酸過多 C用于現(xiàn)代通訊的光導(dǎo)纖維的主要成分是高純度的硅 D分散系中分散質(zhì)粒子的直徑：Fe(OH)3 懸濁液Fe(OH) 3 膠體FeCl3 溶液,6.下列說法正確的是( ) A.二氧化硅溶于水顯酸性 B.二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3的水溶液)可以得到原硅酸. C.因?yàn)楦邷貢r(shí),二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng). D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸,7用純凈的石英砂與燒堿溶液反應(yīng)可以制 得水玻璃；將二氧化碳通入水玻璃中可制 得透明膠狀物。請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式 及離子方程式。,最簡單的硅酸鹽是硅酸鈉（Na2SiO3）， 其水溶液俗稱為水玻璃， 硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕， 可用作肥皂填料、木材防火劑等 。,3.硅酸鈉 （Na2SiO3）,關(guān)于硅酸鹽說明：,1.除硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸銨以外均難溶于水,2.硅酸鈉是常見的可溶性硅酸鹽之一，俗稱泡花堿；它的水溶液俗稱水玻璃，是一種粘合劑；,硅酸和二氧化硅的制備：,水玻璃可保存玻璃瓶中,但不能使用玻璃塞,要用橡膠塞,較強(qiáng)酸和可溶性硅酸鹽反應(yīng)制硅酸,五、硅酸鹽工業(yè),