第一节 无机非金属材料的主角________硅.ppt

让我们展开理想的翅膀 在知识的天空自由地飞翔 美国的硅谷 斯坦福科研工业区 是美国电子和计算机工业中心 位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊 圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长 公里 宽 公里的长条形地带上 由于它集中了全世界 0 以上的著名半导体公司 而半导体的基本元件是硅片 所以该地区被称为 硅谷 硅谷siliconvalley 非金属及其化合物 第一节无机非金属材料的主角 硅 硅元素 silicon 在地壳中的含量 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 Si 最外层电子数是4 碳也是 思考2 碳 硅原子主要显几价 正四价 4价 其中碳也有 2价 硅是亲氧元素 因此硅元素在自然界都是以与氧形成化合物的形态存在 阅读 科学视野 为什么SiO2能稳定存在 SiO2是正四面体的空间网状结构 因此性质很稳定 思考1 硅原子最外层电子数是多少 我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同 思考3 硅元素的存在形式 二氧化硅的结构 109 28 约180 Si O SiO2是正四面体的空间网状结构 因此性质很稳定 二氧化硅 SiO2 二氧化硅广泛存在于自然界中 与其他矿物共同构成了岩石 天然二氧化硅也叫硅石 是一种坚硬难熔的固体 硅石 硅矿山 二氧化硅 SiO2 讨论 阅读课本P74页找出硅石包括哪两类 硅石 结晶形 石英 无定形 硅藻土 玛瑙 水晶 晶体二氧化硅 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 矿床类型主要为火山物源沉积型矿床 吉林长白 山东临胸 浙江嵊州市硅藻土矿等 和陆源沉积型 云南寻甸 四川米易硅藻土矿等 矿床 成矿时代集中在第三纪和第四纪 以第三纪为主 无定形二氧化硅 一 二氧化硅 silicondioxide 思考 二氧化硅会有哪些物理性质 化学稳定性如何 你的根据是什么 SiO2的这些性质是由什么决定的 物理性质 难溶于水 熔点高 硬度大 化学性质 化学性质很稳定 不活泼 原因 SiO2的这些性质主要与它的结构有关 SiO2是正四面体的空间网状结构 因此性质很稳定 坚硬难熔的固体 熔沸点比较高 不溶于水 硬度比较大 1 物理性质 一 二氧化硅 silicondioxide 实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞 你知道为什么吗 防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3 使瓶塞和瓶口粘在一起 2 化学性质 SiO2 CaO CaSiO3 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 高温 是酸性氧化物 在高温下与碳酸盐的反应 SiO2 Na2CO3 CO2 Na2SiO3 SiO2 CaCO3 CO2 CaSiO3 高温 高温 不与酸反应 除氢氟酸以外 SiO2 4HF SiF4 2H2O 不与水反应 你知道玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么关系吗 2 化学性质 实验室现提供下列试剂瓶 细口磨口塞玻璃瓶 广口瓶 细口橡皮塞玻璃瓶 棕色广口瓶 细口塑料瓶 如果你是实验室管理员 你将如何存放下列药品 你的依据是什么 a 二氧化硅 b 氢氧化钠溶液 c 硝酸银晶体 d 氢氟酸 e 浓硫酸 考考你 弱氧化性 SiO2 2C Si 2CO 高温 工业上用此反应制备粗硅 这就是半导体工业中流行的一句话 从沙滩到用户 2 化学性质 SiO2和CO2比较 练一练 指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用 在A E选项中选择正确答案填入括号内 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 Na2CO3 高温 Na2SiO3 CO2 SiO2 2C 高温 Si 2CO SiO2 4HF SiF4 2H2O A 作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B 弱氧化性C 酸性氧化物的通性D 将挥发性的酸酐从其盐中置换出来 CDBA 试剂二氧化硅氢氧化钠溶液硝酸银晶体氢氟酸浓硫酸氯水 试剂瓶细口磨口塞广口瓶棕色细口磨口塞细口橡皮塞棕色广口瓶细口塑料瓶 考考你 3 二氧化硅的用途由于SiO2具有优良的物理化学性能 加上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 光学纤维胃镜 石英制品 水晶制品 二氧化硅的用途 二 硅酸 H2SiO3 实验1 向饱和Na2SiO3溶液中 滴入酚酞 再滴入稀盐酸 现象 结论 方程式 滴入酚酞溶液呈红色 滴入盐酸红色逐渐消失 有白色胶状物产生 Na2SiO3呈碱性 硅酸难溶于水 探究1 怎样由石英 SiO2 制取硅酸 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 胶体 硅酸的酸性比盐酸弱 那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢 你能设计一个简单的实验证明你的推断吗 实验探究2 实验2 将CO2通入Na2SiO3溶液中 现象 有白色胶状物产生 方程式 Na2SiO3 H2O CO2 H2SiO3 胶体 Na2CO3 你的结论 硅酸是一种很弱的酸 酸性比碳酸还弱 硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶 称为 硅胶 用途 硅胶多孔 吸附水份能力强 常用作实验室和袋装食品 瓶装药品等的干燥剂 也可以用作催化剂的载体 2 性质 a 硅酸 原硅酸都不溶于水 属于弱酸 其酸性比碳酸弱 Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H4SiO4 b 不稳定性 H4SiO4 H2SiO3 H2O 易 Na2SiO3 2HCl H2O 2NaCl H4SiO4 归纳总结 1 制法 C 吸附性 1 下列各组物质有关性质关系的比较 正确的是 A 溶解性 CO2H2CO3C 熔点 SiO2 CO2 干冰 D 硬度 SiO2 CO22 下列物质中 不能用玻璃瓶来盛装的是 A 烧碱溶液B 浓硫酸C 氢氟酸D 碳酸钠溶液3 要除去SiO2中的CaO杂质 最适宜的试剂是 A 纯碱溶液B盐酸C硫酸D苛性钠溶液 C C B 课堂回顾练习 二 硅酸盐 硅酸盐的结构很复杂 一般都不溶于水 化学性质稳定 最简单的硅酸盐是硅酸钠 Na2SiO3 其水溶液俗称为水玻璃 可用作肥皂填料 木材防火剂等 放入蒸馏水 现象 结论 水份蒸发后燃烧 放入Na2SiO3溶液 水份蒸发后不燃烧 水份蒸发后 失去防火作用 防火效果好用作防火剂 由硅 氧和金属元素组成的化合物的总称 用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成 阅读资料卡片 要领 两边原子个数守恒格式 金属氧化物 二氧化硅 水顺序 金属按活动顺序表 拆分原则 练习 如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐硅酸钠 Na2SiO3石棉 CaMg3Si4O12长石 KAlSi3O8普通玻璃 CaNa2Si6O14黏土 Al2 Si2O5 OH 4 Na2O SiO2 CaO 3MgO 4SiO2 K2O Al2O3 6SiO2 CaO Na2O 6SiO2 Al2O3 2SiO2 2H2O 书写规则 最活泼金属氧化物 较活泼金属氧化 SiO2 H2O 无机非金属材料 硅酸盐产品 陶瓷 水泥 玻璃 t 硅酸盐产品简介 传统无机非金属材料 陶瓷 玻璃 水泥 新型无机非金属材料 新型陶瓷 高温结构陶瓷 压电陶瓷 透明陶瓷 超导陶瓷等 高压钠灯 透明氧化铝陶瓷 生物陶瓷应用 用高温结构陶瓷做的发动机叶片 三 硅单质 1 制法 2 物性 结构类似金刚石 为硬而脆的灰黑色固体 熔点高 硬度大 3 化性 在常温下化学性质不活泼 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 Si 4HF SiF4 2H2 Si O2 SiO2 4 用途 晶体硅的导电性介于导体和半导体之间 是良好的半