必修1-4-1无机非金属材料的主角-硅.ppt

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 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 一 半导体材料与单质硅 1 硅的存在和单质硅的物理性质 硅在地壳含量居第二位 主要以硅石或硅酸盐形式存在 单质硅有晶体硅和无定型硅两种 晶体硅是灰黑色 有金属光泽 硬而脆的固体 其导电性介于导体和绝缘体之间 2 硅的化学性质 常温下不活泼 除氟气 氢氟酸和强碱外 一般不与其他物质反应 加热条件下 可与氧气反应 3 硅的工业制法 工业上 用焦炭在电炉中还原SiO2得到含有少量杂质的粗硅后再提纯 作半导体材料 制造太阳能电池 制造硅合金等 4 硅的主要用途 太阳能电池 单晶硅及抛光硅片 二 硅及其化合物的作用 硅的用途树形图 二 二氧化硅 silicondioxide 水晶 玛瑙 阅读 科学视野 SiO2是正四面体的空间网状结构 因此性质很稳定 透过图片思考 二氧化硅具有哪些物理性质 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 不溶于水 熔沸点比较高 硬度比较大 1 物理性质 二 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 在高温下与碳酸盐的反应 SiO2 Na2CO3 CO2 Na2SiO3 高温 SiO2 CaCO3 CO2 CaSiO3 高温 2 化学性质 不与酸反应 除氢氟酸以外 SiO2 4HF SiF4 2H2O 你知道玻璃花雕刻工艺吗 2 化学性质 不能与水反应 SiO2 CaO CaSiO3 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 高温 是酸性氧化物 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 现在同学们知道为什么实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞了吗 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 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 二氧化碳 二氧化硅 空气 硅石 石英 水晶 玛瑙 沙子 硅藻土 熔 沸点低 微溶于水 熔点高 硬度大 不溶于水 CO2 H2O H2CO3 不反应 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O CO2 CaO CaCO3 存在 物理性质 不反应 与氢氟酸反应 SiO2 4HF SiF4 2H2O 化学性质 与水反应 与NaOH反应 与CaO反应 与酸反应 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 滴入盐酸有有白色胶状沉淀产生 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 三 硅酸 硅酸的酸性比盐酸弱 那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢 请你设计一个实验论证你的推断 实验探究2 实验2 将CO2通入Na2SiO3溶液中 现象 透明的硅酸凝胶生成 方程式 Na2SiO3 H2O CO2 H2SiO3 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 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5 加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚 A 石英坩埚B 普通玻璃坩埚C 铁坩埚D 陶瓷坩埚 C C B 课堂回顾练习 C 课堂练习 下列说法正确的是 A SiO2是酸性氧化物 所以可以和碱反应 不和任何酸反应 B CO2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸C SiO2对应的酸有不同的组成D SiO2跟水反应可得硅酸E SiO2晶体中不存在单个SiO2分子 BCE CO2通入下例各溶液中 不可能产生沉淀的是 A 氯化钙溶液B 石灰水C 饱和碳酸钠溶液D 硅酸钠溶液 A 请尽可能多地列举出你见过的广泛使用的无机非金属材料 常见的无机非金属材料有 天然砂石 泥土 水泥 玻璃 陶瓷 搪瓷 砖瓦 水玻璃等 四 硅酸盐与无机非金属材料 交流研讨 1 黏土 钾长石 钠长石的成分分别是什么 3 生产玻璃 水泥的主要原料分别是什么 2 水玻璃 普通玻璃 普通水泥的主要成分分别是什么 4 生产玻璃的主要反应是什么 为什么玻璃没有固定的熔点 5 什么是混凝土与钢筋混凝土 Al2O3 2SiO2 2H2O K2O Al2O3 6SiO2 Na2O Al2O3 6SiO2 Na2SiO3的水溶液 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 3CaO SiO2 2CaO SiO2 3CaO Al2O3 混凝土 水泥 沙子和碎石的混合物钢筋混凝土 水泥 沙子 碎石 钢筋 阅读思考 高温 高温 水泥与玻璃的生产比较 在制玻璃的原料中 再加入下列物质 可制得不同用途的玻璃 1 制造化学仪器 硼砂 Na2B4O7 10H2O 2 制造光学仪器 铅玻璃 氧化铅 PbO 3 制造蓝色玻璃 氧化钴 Co2O3 4 制造红色玻璃 氧化亚铜 Cu2O 你知道吗 氮化硅陶瓷 是一种高温结构陶瓷 具有耐高温 耐磨损 耐腐蚀 不易传热 电绝缘性 高硬度等优点 用它做的柴油机 不需用水冷却 热效率高 目前 世界上只有我国等少数国家能够制造这种柴油机 除此之外 还有碳化硅陶瓷 碳化硼陶瓷 氧化铝陶瓷等 航天飞机加装氮化硅结构陶瓷防热瓦 抵御在高速飞行中空气摩擦造成的高热 用氮化硅材料制成的活塞可抗高温及高腐蚀性 以陶瓷发动机组装的沙漠车 生物陶瓷制品 植入陶瓷的品种与用途 生物陶瓷 具有压电效应的陶瓷称为压电陶瓷 压电陶瓷十分敏感 可以将极其微弱的机械振动转换成电信号 常用于声纳系统 气象探测 遥测环境保护 家用电器等 压电陶瓷点火器 压电陶瓷 材料是人类生活必不可少的物质基础 材料的发展史就是一部人类文明史 没有感光材料 我们就无法留下青春的回忆 没有特殊的荧光材料 就没有彩色电视 没有高纯的单晶硅 就没有今天的奔腾586 没有特殊的新型材料 风云二号气象卫星就无法上天 一种新材料的发现可能会给社会带来革命性的变化 但科技的发展和社会的进步往往受到材料的制约 新材料不断涌现 如1985年发现了C60 旧材料的功能也在拓展 如石英早就存在 石英钟的普及却是近年的事 光导纤维使玻璃 老爷爷 又焕发了青春 新型无机非金属材料在不同领域中的应用 展望21世纪 材料科学的前景是美好的 1 光电转换材料 分解水的催化材料和储氢材料等能源材料将实现高效化 2 集多种功能