化学无机非金属材料的主角硅新人教版必修1ppt课件.ppt

第一节无机非金属材料的主角 硅 化学 必修 问题 自然界中的岩石 沙子 土壤是由什么构成 你还知道哪些含硅的物质 硅的广泛存在 元素周期表 第 A族的二兄弟碳和硅 豪门二杰 地壳质量的约90 构成了地壳大部分岩石 沙子和土壤 统治了地壳 硅酸盐工业的陶瓷 玻璃 水泥等使人类生活日新月异 一 二氧化硅和硅酸 硅是一种亲氧元素 在自然界它总是与氧相互化合 所以在氧化气氛包围的地球上 硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在 1 二氧化硅 SiO2 SiO2是硅的重要化合物 地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12 其存在形态有结晶形和无定形两大类 通称硅石 SiO2的结构 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 光学纤维胃镜 二氧化硅的用途 二氧化硅的用途 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 2 化学性质 a 常温与氢氟酸 SiO2很不活泼 HF是唯一能跟其反应的酸 4HF SiO2 SiF4 2H2O b 酸性氧化物 不溶于水 也不与水反应 2NaOH SiO2 Na2SiO3 H2O 与强碱反应 与碱性氧化物反应 所以 不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液 如NaOH KOH Na2CO3 Na2SiO3等溶液 2 硅酸 H2SiO3 思考 1 二氧化硅不溶于水 不跟水反应 如何从二氧化硅来制备H2SiO3 是一种很弱的酸 比碳酸的酸性还弱 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体 硅酸溶胶 硅酸浓度较大时 则形成软而透明的 胶冻状的硅酸凝胶 硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶 称为 硅胶 硅胶多孔 吸附水分能力强 常用做实验室和袋装食品 瓶装药品等的干燥剂 也可以用作催化剂的载体 实验4 1 二 硅酸盐 硅酸盐是由硅 氧和金属组成的化合物的总称 在自然界分布极广 硅酸盐是一类结构复杂的化合物 一般都不溶于水 化学性质很稳定 最简单又常用的硅酸盐是硅酸钠 Na2SiO3 其水溶液称为水玻璃 可以作肥皂填料 木材防火剂及黏胶剂等 实验4 2 几种硅酸盐产品 陶瓷 玻璃 水泥 最重要的无机非金属材料 新型的陶瓷 三 新型无机非金属材料的特性 1 能承受高温 强度高 例如 氮化硅陶瓷在1200 左右的高温下 仍具有很高的强度 可用来制造汽轮机叶片 轴承 永久性模具等 2 具有电学特性 一些新型无机非金属材料可以作为半导体 导体 超导体等 一些绝缘性材料常被用于集成电路的基板 3 具有光学特性 有些新型无机非金属材料能发出各色的光 有的能透过可见光 有的能使红外线 雷达射线穿过 处于高温下的光导纤维 F 117是一种单座战斗轰炸机 设计目的是凭隐身性能 突破对手火力网 压制对手防空系统 摧毁严密防守的指挥所 战略要地 重要工业目标 还可执行侦察任务 具有一定空战能力 4 具有生物特性 有些新型无机非金属材料强度高 无毒 不溶于水 对人体组织有较好的适应性 可直接植入人体内 用这类材料制成的人造牙齿 人造骨骼 已被应用在医疗上 人造关节 2 硅酸盐组成的表示 用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成 高岭石 Al2 Si2O5 OH 4 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 K Al3Si3O10 OH 2 三 硅 Si 硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体 物性 化性 1 灰黑色 有金属光泽 硬而脆的固体2 熔 沸点高 硬度大3 晶体硅是良好的半导体 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 1 与氟气反应 2 与氢氟酸反应 3 与强碱溶液反应 4 与氯气反应 5 与氧气反应 Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 存在 在自然界中 没游离态的硅 以化合态存在 例如 硅酸盐等 在地壳中含量居第二位 用途 集成电路 晶体管 硅整流器等半导体材料 还可以制成太阳能电池 硅的合金可用来制造变压器铁芯等 集成电路晶体管 制备 工业上 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 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 2H2231 2 22 411 5X Si 2H2282 22 44 2Y 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 MgO 2HCl MgCl2 H2O M