《第一节无机非金属材料的主角——硅》课件

1、无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅（第一课时）（第一课时）地球生物生存的根基地球生物生存的根基空气、水、阳、空气、水、阳、 硅酸盐硅酸盐C、Si 的原子结构示意图。的原子结构示意图。+14+6CSil碳、硅原子既碳、硅原子既不易失去又不易得到电子不易失去又不易得到电子，主要形成，主要形成四价四价的化合物。的化合物。l非金属性：非金属性：C SiC Si硅元素在地壳中的含量为硅元素在地壳中的含量为26.3%26.3%，仅次于，仅次于氧氧。硅是一种。硅是一种亲氧元素亲氧元素, ,在自然界没有游离态，在自然界没有游离态，只有化合态只有化合态主要主要以熔点很高的氧化物（二氧化硅）和硅酸盐的形

2、式存以熔点很高的氧化物（二氧化硅）和硅酸盐的形式存在。在。硅的硅的氧化物及硅酸盐氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的子和土壤，约占地壳质量的90%90%以上。以上。结晶形（石英晶体）结晶形（石英晶体）无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶玛瑙玛瑙1、存在、存在硅石硅石无色透明无色透明彩色环带或层状彩色环带或层状水晶水晶玛瑙一、二氧化硅一、二氧化硅一、二氧化硅一、二氧化硅用途：以用途：以SiOSiO2 2为主要成分的沙子是基本的建筑材料为主要成分的沙子是基本的建筑材料纯净的纯净的SiOSiO2 2是现代光学及光纤制品的基本原料是现代光学及光纤制

3、品的基本原料石英和玛瑙制作饰物和工艺品石英和玛瑙制作饰物和工艺品一、二氧化硅一、二氧化硅2、物理性质、物理性质固体、熔点高；硬度大；难溶固体、熔点高；硬度大；难溶于水于水二氧化硅中没有单个分子，用二氧化硅中没有单个分子，用SiOSiO2 2来表示二氧化硅的组来表示二氧化硅的组成成, , 表示表示SiSi与与O O的原子的原子个数比个数比为为1:21:2, ,所以不是分子式而所以不是分子式而是是化学式化学式。SiOSiO4 4 四面体结构四面体结构立体网状结构决定了立体网状结构决定了SiOSiO2 2具有优具有优良的物理性质良的物理性质一、二氧化硅一、二氧化硅 结构结构SiOSiO2 2的晶体结

4、构图的晶体结构图一、二氧化硅一、二氧化硅3、化学性质、化学性质（有黏性）（有黏性）1.为什么在实验室中盛放为什么在实验室中盛放NaOH 溶液的试剂瓶用橡皮塞而不溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？用玻璃塞？ 玻璃中的玻璃中的SiOSiO2 2 与与NaOHNaOH 反应生成有黏反应生成有黏胶性的硅酸钠胶性的硅酸钠实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？HFHF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。3.某同学根据某同学根据氢氟氢氟酸反应酸反应,推断推断物质物质CO2SiO2物理性质物理性质无色

5、无味气体、熔沸无色无味气体、熔沸点低、微溶于水点低、微溶于水 固体、熔沸点高、不溶固体、熔沸点高、不溶于水于水 化化学学性性质质与水与水反应反应与酸与酸反应反应与碱与碱反应反应与碱与碱性氧性氧化物化物反应反应CO2+ 2NaOH= Na2CO3+ H2O SiO2+4HF = SiF4+2H2O SiO2+ 2NaOH= Na2SiO3 + H2O CO2+ Na2O=Na2CO3 SiO2+ CaO CaSiO3 CO2+H2O H2CO3 二氧化二氧化碳与二氧化硅比较碳与二氧化硅比较思考：思考： 硅酸是一种怎样的物质呢硅酸是一种怎样的物质呢？CO2+H2O H2CO3 现象现象 结论结论

6、反应式反应式 (胶体胶体) 制备制备可溶性硅酸盐（如可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应与酸反应、Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅硅胶胶”。、 干燥硅胶干燥硅胶 湿硅胶湿硅胶硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食硅胶多孔，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。品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。、 H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3H2SiO3=H2O+SiO2加热加热硅酸钙硅酸钙CaSiO3

7、 长石长石KAlSi3O6 石棉石棉CaMg3Si4O12 三、硅酸盐三、硅酸盐2、硅酸盐的表示方法：、硅酸盐的表示方法： 化学式法：化学式法：氧化物法：氧化物法：硅酸钠硅酸钠：Na2SiO3硅酸钙硅酸钙：CaSiO3硅酸钠硅酸钠：Na2O SiO2硅酸钙硅酸钙： CaO SiO2三、硅酸盐三、硅酸盐硅酸盐的表示方法：硅酸盐的表示方法：(1)(1)将硅酸盐中所有元素都写成氧化物将硅酸盐中所有元素都写成氧化物( (二氧化硅和二氧化硅和氧化物的组合氧化物的组合) )。氧化物的书写顺序：活泼金属氧化氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅二氧化硅水。水。(2)(2)

8、氧化物之间以氧化物之间以“”隔开。隔开。(3)(3)注意原子守恒注意原子守恒长石长石KAlSi3O6 石棉石棉CaMg3Si4O12 三、硅酸盐三、硅酸盐放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入NaNa2 2SiOSiO3 3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后燃烧 当水分蒸发后不易燃烧当水分蒸发后不易燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火（制备木材防火剂的原料）（制备木材防火剂的原料）硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，三、硅酸盐工业三、硅酸盐工业（1 1）玻璃）玻璃 普通玻璃普通玻璃: :以以纯碱纯碱(Na(Na2 2COCO3

9、 3) )、石灰石和石英、石灰石和石英(SiO(SiO2 2) )为为原料原料 Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2= CaSiO3+CO2主要成分：主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(Na2OCaO6SiO2)有关反应的化学方程式：有关反应的化学方程式：高温高温高温高温五、硅酸盐工业五、硅酸盐工业以黏土和石灰石为主要原料以黏土和石灰石为主要原料主要成分：主要成分：硅酸铝硅酸铝（2 2）水泥）水泥（3 3）传统硅酸盐陶瓷传统硅酸盐陶瓷： 传统硅酸盐陶瓷是以传统硅酸盐陶瓷是以黏土为原料，黏土为原料，经高温烧结经高温烧结而成。日常生活中常见的陶瓷有日

10、用器皿、建筑饰而成。日常生活中常见的陶瓷有日用器皿、建筑饰材、卫生洁具等。材、卫生洁具等。（4 4）具有特殊功能的含硅物质：）具有特殊功能的含硅物质：碳化硅碳化硅 （SiCSiC俗称金刚砂俗称金刚砂），具有），具有金刚石的结构。硬度很大，用金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。作砂纸、砂轮的磨料。硅钢硅钢 （铁合金）导磁性良好，（铁合金）导磁性良好，用作变压器铁芯。用作变压器铁芯。硅橡胶硅橡胶最好的既耐高温又耐最好的既耐高温又耐 低温的橡胶。低温的橡胶。 分子筛分子筛具有均匀微孔结构的具有均匀微孔结构的铝硅酸盐。铝硅酸盐。硅酸盐硅酸盐传统无机非金属材料：传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、

11、水泥陶瓷、玻璃、水泥新型无机非金属材料：新型无机非金属材料：新型陶瓷新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等透明陶瓷、超导陶瓷等新型无机非金属材料：1、新型无机非金属材料的特征：（1）耐高温、强度高； （2）具有电学性质； （3）具有光学性质； （4）具有生物功能；1、硅的工业制法、硅的工业制法 粗硅：粗硅： 纯硅：纯硅：2C+ SiO2= Si(粗粗)+2CO高温高温Si(粗粗)+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si(纯纯)+4HCl高温高温四、硅单质四、硅单质四、硅单质四、硅单质2、硅的种类、结构、物理性质、硅的种类、结构、物理性质单质硅有单质硅有

12、晶体晶体和和无定形无定形两种。两种。晶体硅的结构与金刚石类似，是带晶体硅的结构与金刚石类似，是带有有金属光泽的灰黑色固体金属光泽的灰黑色固体，熔点，熔点高高、硬度、硬度大大、有脆性。、有脆性。3、化学性质、化学性质四、硅单质四、硅单质Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 +2H2四、硅单质四、硅单质硅的用途非常广泛，可用来制造集成电路、晶体硅的用途非常广泛，可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制太阳能电管、硅整流器等半导体器件，还可以制太阳能电池，制铝合金、铁合金等多种合金。池，制铝合金、铁合金等多种合金。硅硅芯芯片片2 2、结构材料、结构

13、材料高温结构陶瓷：高温结构陶瓷：(1)(1)氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷( (人造刚玉人造刚玉) )：氧化铝透明陶瓷管氧化铝陶瓷制品 高压钠灯的灯管就是用氧化铝陶瓷制作的。高压钠灯是发光效率很高的一种电光源，光色金白，在它的灯光下看物清晰，不刺眼。平均寿命长达1万小时2万小时，比高压汞灯寿命长2倍，是白炽灯寿命的10倍，是目前寿命最长的灯。透明氧化铝陶瓷透明氧化铝陶瓷注：钠蒸气放电发光问题早在注：钠蒸气放电发光问题早在19501950年就得以解决，由于没有一年就得以解决，由于没有一种能抵御高温钠蒸气（种能抵御高温钠蒸气（14001400）强烈腐蚀的特殊材料，所以，直强烈腐蚀的特殊材料，所以，直到到19

14、651965年才制取第一支高压钠灯。年才制取第一支高压钠灯。1.下列物质中属于纯净物的是下列物质中属于纯净物的是( ) A.Na2CO310H2O B.水泥水泥 C.纯净的盐酸纯净的盐酸 D.普通玻璃普通玻璃3.下列物质有固定熔点的是（）下列物质有固定熔点的是（）A.水泥水泥 B.玻璃玻璃C.Na2OSiO2 D.水玻璃水玻璃 2.下列叙述正确的是下列叙述正确的是( )A.酸均不能与酸性氧化物反应酸均不能与酸性氧化物反应B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同D.石灰窑、玻璃熔炉出来

15、的气体主要成分相同石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同ABDC小结：小结：硅酸（硅酸（H2SiO3)（1）硅酸硅酸制取制取：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3白色胶状白色胶状强酸制弱酸（2）硅酸硅酸性质性质： 白色胶状，难溶白色胶状，难溶 弱酸性（酸性弱酸性（酸性 H2SiO3 H2CO3） 脱水形成脱水形成硅胶硅胶Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3（用作干燥剂）（用作干燥剂）原原理理练练习习1为确认为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可图所示的装置，一次实验即可达到目的达到

16、目的(不必选其他酸性物质不必选其他酸性物质)。请据此回答：。请据此回答：思考：直接将A中产生的二氧化碳通入到C中的硅酸钠溶中，能否证明H2CO3强于强于H2SiO3？盐酸盐酸饱和饱和NaHCO3溶液溶液吸收吸收HCl气体气体Na2SiO3溶液溶液HClH2CO3H2SiO3本节小结本节小结1、2、巩固小练：巩固小练：写出下列的化学方程式：写出下列的化学方程式：、二氧化硅和氢氟酸反应、二氧化硅和氢氟酸反应2、二氧化硅和氧化钙反应、二氧化硅和氧化钙反应3、二氧化硅和氢氧化钠溶液、二氧化硅和氢氧化钠溶液4、实验室制取硅酸、实验室制取硅酸5、二氧化碳通入氢氧化钠溶液、二氧化碳通入氢氧化钠溶液SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiO2+