鲁科版化学必修1《硅、无机非金属材料》

1、.,硅谷 silicon valley,“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。,.,化学1（必修）,第四章,第一节 硅 无机非金属材料 （第一课时）,.,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。,.,氧48.6%,硅26.3%,铝7.73%,铁4.75%,钙3.45%,钠2.74%,钾2.

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,.,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,.,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,.,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 = SiF4 Si+4HF = SiF4+2H2 Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2,（2）硅的化学性质,加热下，,Si+O2 = SiO2 Si+

3、2Cl2=SiCl4,高温,.,（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）,.,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,.,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,.,二、二

4、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。,.,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,.,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,.,（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,SiO2 4HF

5、 = SiF42H2O,与强碱反应生成盐和水 SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,.,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,.,水晶制品,.,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,.,.,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。,

6、一、硅酸(H2SiO3),干燥硅胶,湿硅胶,三、硅酸盐,.,如何以SiO2为主要原料制取硅酸 ?,SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl,Na2SiO3 +H20+CO2= H2SiO3+Na2CO3,.,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,.,二、硅

7、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,.,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”,.,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

8、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：Na2SiO3 Na2OSiO2 硅酸钙：CaSiO3 CaOSiO2,高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 正长石：KAlSi3O8不能写成 1/2 K2O 1/2Al2O33SiO2，,Al2O32SiO22H2O,K2OAl2O36SiO2,.,玻璃,普通玻璃: Na2OCaO6SiO2,.,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,.,4、玻璃的主要成分：N

9、a2SiO3 、 CaSiO3 、SiO2,5、玻璃态物质,.,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,.,水泥,以黏土和石灰石为主要原料,.,

10、（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。,.,陶器,.,瓷器,.,（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,.,描述景德镇的陶瓷有这样一句话: 薄如纸,声如磬,色如玉.,.,硅酸盐产品简介,.,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,.,玻璃刀,玻璃刀轮片,红宝石为轴的雷达表,人造金刚石锯片,.,新型无机非金属材料之一：,高温结构陶瓷、压电陶瓷,.,79

11、 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,.,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。,.,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,.,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。,.,超导陶瓷,.,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。,.,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。,.,材料是社会发展和人类进步的 一种标志,材料科