1、硅无机非金属材

无机非金属材料的主角 硅和二氧化硅 学习重点掌握硅 二氧化硅的物理 化学性质 以及硅与二氧化硅等相关反应方程式学习难点碳与硅化学性质的联系和区别以及硅酸的制备 美国 硅谷 简介 硅谷 位于旧金山东南的圣克拉拉谷地 是一个由十几所大学和几千家高技术公司组成的新兴工业区 这里是激光技术 微处理机 影像游艺机 家用计算机 无线电话 袖珍计算机等新技术和高科技产品的诞生地 是世界上最大的计算机和电脑软件产地 因为制造电子元件的主要材料是半导体硅 所以人们称这个工业区为 硅谷 返回 玛瑙 计算机芯片 光缆 1 你知道硅元素在地壳中排名第几吗 在自然界中硅主要以什么形态存在 以化合态的形式存在 硅的氧化物及其硅酸盐构成了地壳的绝大部分 如岩石 沙子和土壤 占地壳质量的90 以上 统治了地壳 1 硅的原子结构 硅和碳一样 其原子既不易失去又不易得到电子 主要形成四价的化合物 2 请同学们比较硅和碳的核外电子排布 Si 2 碳是构成有机物的主要元素 硅是构成岩石和许多矿物的基本元素 3 请同学们找出硅在元素周期表的位置 硅位于金属与非金属的过渡位置 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 网状结构 呈正四面体结构决定性质 金刚石 硅晶体 硅的晶体结构 硅单质 单质硅 物理性质 晶体硅灰黑色 有金属光泽 结构类似于金刚石 熔点 沸点都很高 硬度大 导电性介于导体和绝缘体之间 半导体 常温下硅单质的化学性质不活泼 硅的化学性质 常温下 硅的化学性质不活泼 除与氟气 氢氟酸和强碱外 硅不跟其他物质起反应 如氧气 氯气 硫酸 硝酸等 在加热条件下能与一些非金属反应 1 与非金属单质反应 高温 硅与氧气反应 Si O2 SiO2硅与氟气反应 Si 2F2 SiF4硅与氯气反应 Si 2Cl2 SiCl4 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 2 与氢氧化钠溶液反应 3 与氢氟酸反应 1 0 氧化剂 刻蚀玻璃 硅单质的制备 硅单质的制备主要原材料 二氧化硅 水晶 石英以及沙石的主要成分 硅的工业制法 1 在工业上 用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅 SiO2 2C Si 粗硅 2CO 与氯气反应 Si 2Cl2 SiCl4 温度为400 500 高温 2 粗硅制纯硅 高温 高温 制造集成电路 晶体管 硅整流器等半导体器件 还可以制成太阳能电池 可制成有良好导磁性 耐酸性的合金 半导体晶体管及芯片的出现 促进了信息技术革命 4 硅的用途 计算机芯片 硅太阳能电池 单晶硅电池组 太阳能汽车 二 二氧化硅 1 SiO2存在 二氧化硅晶体由硅原子和氧原子构成 2 晶体结构 SiO2 稳定性好 不活泼 用途 物理性质比较 无色透明晶体或白色粉末 高 1723 高 2230 大 制备光纤 石英钟表 光学仪器 普通玻璃 装饰品等 CO2 CaO CaCO3 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O CO2 2NaOH Na2CO3 H2O CO2 H2O H2CO3 不反应 只与HF反应 特性 SiO2 4HF SiF4 2H2O 酸性氧化物 酸性氧化物 3 化学性质比较 不反应 1 装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞不能用磨砂玻璃塞 为什么 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 想一想 因为NaOH溶液会跟磨砂玻璃塞中的SiO2反应生成硅酸钠 Na2SiO3 Na2SiO3具有黏合性 会将瓶口和玻璃塞黏为一体而不易打开 2 氢氟酸为什么不能用玻璃瓶盛放 玻璃的成分中含有SiO2 SiO2与氢氟酸反应 氢氟酸常被用来刻蚀玻璃 因而氢氟酸不能用玻璃瓶盛放 可以放在塑料瓶或铅制器皿中 SiO2 4HF SiF4 2H2O 二氧化硅化学性质 1 化学稳定性 稳定性好 除氢氟酸外一般不与其它酸反应 2 属酸性氧化物 可与强碱反应 碱性氧化物反应 SiO2是光导纤维的主要成分 光学纤维胃镜 4 二氧化硅的用途 硅酸盐与无机非金属材料 一 硅酸 H2SiO3 思考 二氧化硅难溶于水 那么 如何制得硅酸呢 H2SiO3是SiO2的对应水化物 是一种难溶于水的白色胶状物 SiO2是H2SiO3的酸酐 1 H2SiO3的制法 实验探究 向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞 再滴入稀盐酸 现象 滴入酚酞后溶液变为红色 再滴入稀盐酸 溶液红色变浅至无色 同时有白色胶状沉淀产生 结论 a Na2SiO3溶液呈碱性 b 可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸 Na2SiO3 2HCl H2SiO3 2NaCl 2 H2SiO3的性质 不溶于水 不稳定 弱酸 1 硅酸是一种弱酸 酸性比H2CO3弱 不能使指示剂变色 2 酸性太弱 只能与强碱发生中和反应H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 3 不稳定 比H2CO3稳定 受热易分解 二 硅酸盐 1 硅酸盐硅酸盐是由硅 氧和金属元素组成的化合物的总称 硅酸盐是一类结构复杂的物质 硅酸盐制品性质稳定 熔点较高 大都难溶于水 硅酸盐的组成比较复杂 常用氧化物的形式表示 表示方法 a 表示顺序为 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 b 氧化物之间用 隔开 c 氧化物的系数若出现分数时应化为整数 硅酸钙 CaSiO3 钾云母 K2Al6Si6H4O24 CaO SiO2 K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O 钠长石 NaAlSi3O3 Na2O Al2O3 6SiO2 2 硅酸钠 Na2SiO3 物理性质 白色固体 能溶于水 水溶液呈碱性 是少数可溶性硅酸盐之一 它的水溶液俗称水玻璃 泡花碱 Na2SiO3有何化学特性 1 探究一 取两个小木条 或滤纸 分别放入蒸馏水和硅酸钠饱和溶液浸泡 取出稍沥干后 同时分别放置在酒精灯外焰处 观察现象 木条燃烧 木条不燃烧 硅酸钠耐高温 不能燃烧可用作防火剂的原料 2 探究二 将少量二氧化碳通入饱和硅酸钠溶液中 观察到的现象是有白色胶