鲁科版化学必修1《硅、无机非金属材料》ppt课件

硅谷siliconvalley,“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48公里，宽16公里的长条形地带上。由于它集中了全世界90以上的著名半导体公司，而半导体的基本元件是硅片。,1,化学1（必修）,第四章,第一节硅无机非金属材料（第一课时）,2,第一节硅无机非金属材料,【教学目标】1、掌握硅的性质、用途。2、掌握二氧化硅的组成、性质和用途。【教学重点】硅和二氧化硅的主要性质、用途。,3,氧48.6%,硅26.3%,铝7.73%,铁4.75%,钙3.45%,钠2.74%,钾2.47%,镁2.00%,氢0.16%,其他1.20%,3.硅的存在,自然界中的硅都以化合态存在,4,阅读教材107-108页内容，了解单质硅在自然界的存在、物理性质和化学性质,硅,4.单质硅,5,2、硅单质的性质,晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。,导电性介于导体和绝缘体之间，为半导体材料。,同素异形体：有晶体硅和不定形硅两种。,物理性质,6,常温下，性质稳定，除氟气、氢氟酸、氢氧化钠外，一般不反应。,Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,（2）硅的化学性质,加热下，,Si+O2=SiO2Si+2Cl2=SiCl4,高温,7,（3）、硅的制法取,制粗硅：,氧化剂：SiO2得到电子发生还原反应,高温,还原剂：C失去电子发生氧化反应,（粗硅）,8,小资料：,硅芯片、大规模集成电路及相应的计算机技术都需要有高纯度的硅才能实现，所以需要对粗硅进行提纯：,提纯：Si+2Cl2=SiCl4（粗硅）SiCl4+2H2=Si+4HCl（高纯硅）,高温,高温,9,5、用途：晶体管、集成电路，还用于制造硅整流器和太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料信息技术等材料和人造卫星、登月车、火星探测器等动力设备新能源。,硅太阳能电池,硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心,（4）硅的用途,10,二、二氧化硅与光导纤维（SiO2）,1、二氧化硅（SiO2）,(1)二氧化硅存在,结晶形（石英晶体）无定形硅藻土,二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。,11,二、二氧化硅与光导纤维（SiO2）,（2）物理性质：沸点高、硬度大、不溶于水、不导电的晶体,12,讨论：已知二氧化硅是一种酸性氧化物，其中硅的化合价为4价，请你预测二氧化硅的化学性质。,(1)属类：,(2)价态：,(3)特性,SiO2为酸性氧化物,SiO2中Si显+4价为最高价,13,（1)具有酸性氧化物的通性,2、二氧化硅的化学性质,（2)具有弱氧化性,（3)特性,此反应常用于雕刻玻璃,SiO24HF=SiF42H2O,与强碱反应生成盐和水SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,14,答：玻璃中的SiO2与NaOH反应生成有粘胶性的硅酸钠,答：HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。,错误。两性氧化物与酸、碱反应生成盐和水,15,水晶制品,16,CO2+2NaOH=Na2CO3+2O,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+2O,坚硬难熔固体,高,大,不溶于水,无色气体,低,小,溶于水,CO2+H2O=H2CO3,不反应,与水反应,与碱反应,与碱性氧化物反应,氧化性,17,18,硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。,酸性较弱，比碳酸的酸性还弱。,一、硅酸(H2SiO3),干燥硅胶,湿硅胶,三、硅酸盐,19,如何以SiO2为主要原料制取硅酸?,SiO22NaOH=Na2SiO3H2O,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl,Na2SiO3+H20+CO2=H2SiO3+Na2CO3,20,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl,1、制备,2、物理性质:白色，胶状，不溶于水的物质,4、用途:,可作干燥剂和催化剂的载体,3、化学性质,酸性比碳酸弱,强酸制弱酸原理（酸性HClH2SiO3）,（1)与强碱溶液反应：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O,21,二、硅酸盐,1、定义：,硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称,2、物理性质：,硅酸盐种类很多，是一类结构复杂的固态物质，大多数难溶于水，化学性质很稳定。最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，K2SiO3,22,最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液俗称为水玻璃、泡花碱，粘性很强，是一种矿物胶硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，可用作肥皂填料、木材防火剂等。,硅酸钠（Na2SiO3）见自主学习丛书98页“知识梳理（4）硅酸钠”,23,3.硅酸盐的表示方法：（见自主学习丛书98页“知识梳理”）,化学式法：适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3K2SiO3、,氧化物法：,活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数（系数不能是分数）。硅酸钠：Na2SiO3Na2OSiO2硅酸钙：CaSiO3CaOSiO2,高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4正长石：KAlSi3O8不能写成1/2K2O1/2Al2O33SiO2，,Al2O32SiO22H2O,K2OAl2O36SiO2,24,玻璃,普通玻璃:Na2OCaO6SiO2,25,1、主要原料：纯碱、石灰石和石英。,3、反应原理：复杂的物理、化学变化,2、生产过程：原料按比例混合熔化成型,粉碎,强热,添加剂,26,4、玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2,5、玻璃态物质,27,几种常见玻璃简介,普通玻璃,因混有铁的化合物显浅绿色,蓝玻璃,红玻璃,铅玻璃,光学仪器玻璃,钢化玻璃,光纤玻璃,光导纤维：1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父”。比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达2050Km，保密性能好。,在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现出特征颜色。,把普通玻璃放在电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大46倍，不易破碎。,6、几种常见的玻璃,28,水泥,以黏土和石灰石为主要原料,29,（2）水泥,原料：黏土、石灰石、石膏设备：水泥回转窑生产过程：原料生料熟料成品条件：煅烧主要成份：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等,磨细,煅烧,石膏粉,水泥的性能：,水泥具有水硬性。,30,陶器,31,瓷器,32,（3）陶瓷,原料：黏土条件：高温烧结生产过程：混合成型干燥烧结冷却,33,描述景德镇的陶瓷有这样一句话:薄如纸,声如磬,色如玉.,34,硅酸盐产品简介,35,新型无机非金属材料的优点：,1、能承受高温，强度高,2、具有电学特性,3、具有光学特性,4、具有生物功能,36,玻璃刀,玻璃刀轮片,红宝石为轴的雷达表,人造金刚石锯片,37,新型无机非金属材料之一：,高温结构陶瓷、压电陶瓷,38,79科学视野：新型陶瓷,、高温结构陶瓷、压电陶瓷、生物陶瓷、超导陶瓷,39,航天飞机,高温结构陶瓷的应用,资料:,两年半前，正是由于塑料泡沫部件在发射时撞坏了一片防热瓦，导致美国的“哥伦比亚”号返航时在空中解体。,40,高温结构陶瓷之所以在航天事业上的有如此优秀的表现,因为它具有耐高温、耐氧化、超强、超硬等优点，它可以在各种恶劣环境下使用，同时，也是制造汽车发动机，喷气发动机的理想材料，可以大大提高能源的利用率，可以使汽车跑得更快，飞机飞得更高。,高温结构陶瓷的应用,41,超导陶瓷：,所谓超导现象就是金属的电阻随温度的升高而增大，当金属的温度降低时，它的电阻减小,当温度降到-269（液氮温度，为4K）左右时，水银的电阻变为零，这种现象叫超导现象我国研制的超导陶瓷的临界温度为77K，处于世界领先水平。,42,超导陶瓷,43,生物陶瓷,这种陶瓷强度大,韧性好,与人体亲和力好，目前它是人体骨骼和牙齿的重要移植材料。在这一领域我国处于世界领先水平。,44,压电陶瓷,利用陶瓷，还可实现多种功能互换。如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打即刻产生一个电火花，将机械能转变成电能。,45,材料是社会发展和人类进步的一种标志,材料科学和工程是