第三单元　含硅矿物与信息材料.pptx

含硅矿物与信息材料,授课教师：郭瑞,一、自然界中的硅元素,1、硅在地壳中的含量,O48.60%Si26.30%Al7.73%Fe4.75%,2、硅在自然界里的存在形式,化合态（二氧化硅、硅酸盐）,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。,几种常见硅酸盐矿物的组成,二、丰富多彩的硅酸盐矿物,硅酸盐的氧化物形式表示,二、丰富多彩的硅酸盐矿物,锆石：ZrSiO4ZrO2SiO2红柱石：Al2SiO5Al2O3SiO2钙铝石榴子石：Ca3Al2Si3O123CaOAl2O33SiO2镁橄榄石：Mg2SiO42MgOSiO2,很多硅酸盐结构比较，通常将其改写成形式。,复杂,氧化物,自主学习：把下列式子改写成氧化物的形式1、石棉：CaMg3Si4O122、高岭土：Al2(Si2O5)(OH)4,Al2O32SiO22H2O,钙铝石榴子石,Ca3Al2Si3O12,3CaOAl2O33SiO2,CaO3MgO4SiO2,硅酸钠（Na2SiO3）的性质与应用,硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，水玻璃是一种无色粘稠的液体，显碱性，易吸收空气中的CO2生成硅酸沉淀。常用作黏合剂、防腐剂和耐火材料。,制备硅酸：,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl,想一想：硅酸钠的水溶液应该如何保存？,隔绝空气、橡皮塞,陶瓷,主要原料：黏土（其主要成分为Al2O32SiO22H2O）,三、传统的硅酸盐产品,人面鱼纹彩陶盆新石器时代仰韶文化（约公元前5000前3000年）,现代陶瓷的应用,陶瓷刀,高速轴承,氮化硅陶瓷转子,陶瓷发热片,陶瓷骨骼,光学陶瓷,水泥,玻璃,变色玻璃,钢化玻璃,光学玻璃,防火防弹玻璃,拓展视野：都是“玻璃”，它们的组成一样吗？,下列物质中和普通玻璃组成相同的是：（）,A、有色玻璃B、钢化玻璃C、石英玻璃D、光学玻璃E、防弹玻璃F、有机玻璃,玻璃小贴士：有色玻璃：在普通玻璃中加入着色剂呈现不同颜色石英玻璃：以纯净的石英为主要原料制成的玻璃，成分仅为SiO2光学玻璃：硼酸盐或硅酸盐玻璃加入稀土等对光敏感的物质防弹玻璃：由玻璃或有机玻璃和优质工程塑料经特殊加工得到的一种复合材料有机玻璃：一种有机高分子材料（聚甲基丙烯酸甲酯）,B,钢化玻璃：将普通玻璃加热到700度左右，再进行快速均匀的冷却而得到的玻璃,黏土,窑,硅酸盐,高温煅烧,黏土、石灰石,水泥回转窑,硅酸盐,高温煅烧,纯碱、石灰石、石英,玻璃熔炉,Na2OCaO6SiO2,高温熔融,普通玻璃的生产：,原料：石英（SiO2）、纯碱（Na2CO3）、石灰石（CaCO3）,反应原理：,普通玻璃的组成：,Na2SiO3CaSiO34SiO2,或Na2OCaO6SiO2,玻璃,（1）存在,二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、石英、水晶、硅藻土等的主要成分都是二氧化硅。,石英砂,四、二氧化硅与信息材料,（2）结构,二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成的，晶体中硅原子和氧原子的个数比为1:2。,空间网状结构,每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角，同时每1个O原子周围与2个Si原子相结合。,（3）物理性质,二氧化硅熔沸点很高，硬度很大，难溶于水。,（4）化学性质,1、酸性氧化物的通性,2、与氢氟酸反应,3、弱氧化性,SiO2+CaO=CaSiO3,高温,此反应常用于雕刻玻璃,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,水玻璃（有粘性）,（5）用途,（3）光学镜片；,（1）制玻璃的原料；,（2）石英坩埚；,（4）光导纤维；,（5）工业制硅的原料。,硅单质,五、硅,1.硅的工业制取,粗硅在高温下跟氯气反应生成一种液态物质。经蒸馏提纯后，再用氢气还原制得纯硅。,制取粗硅:,制取纯硅:,2.硅的物理性质,熔点、沸点高，硬度大的半导体材料。,3.硅的化学性质,在常温下比较稳定，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等物质都很难发生反应。,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,Si+4HF=SiF4+2H2,常温,加热条件下，能跟一些非金属反应。,Si2F2SiF4,4.硅的用途,集成电路,晶体管,太阳能电池,太阳能电池,制备硅单质时，主要化学反应如下：(1)SiO22CSi2CO,(2)Si2Cl2SiCl4,（3）SiCl42H2Si4HCl,下列对上述三个反应的叙述中，不正确的是,A.（1）（3）为置换反应B.（1）（2）（3）均为氧化还原反应,C.（2）为化合反应D.三个反应的反应物中硅元素均被还原,D,练习1：,地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：半导体材料的主要成分。光导纤维的主要成分。集成电路芯片的主要成分。光学镜片的主要成分。光电池的主要材料是。,二氧化硅,硅,硅,硅,二氧化硅,练习2：,要除去SiO2中混有的少量杂质CaCO3，最适宜的试剂是（）A.水B.盐酸C.稀硫酸D.氢氧化钠溶液,B,练习3：,下列物质的主要成分不是SiO2的是（）A、水晶B、玛瑙C、沙子D、干冰,D,练习4：,下列关于硅和二氧化硅的性质叙述中正确的是（）A.常温下O2能把Si氧化成SiO2BSiO2是酸性氧化物