鲁科版必修1第四章第一节 硅 无机非金属材料课件.ppt

1、第1节 硅 无机非金属材料,第四章材料家族中的元素,莱芜四中 吕荣海,鲁科版必修1：,硅芯片,光导纤维,水晶艺术品,玻璃制品,阅读课本107页： 了解无机非金属材料分类和主要特性，并知道一些常见的产品,无机非金属材料,特点：,分类：,耐高温、硬度高、抗腐蚀、 有的还有光电特性,传统无机 非金属材料,新型无机 非金属材料,例子：玻璃、水泥、 陶瓷等硅酸盐材料,例子：高温结构陶瓷、 生物陶瓷、压电陶瓷,硅元素在地壳中的含量,一：单质硅与半导体材料,阅读课本107-108页知识：思考下列问题问题。,1、 硅以什么形态存在于自然界中？ 2 、 硅单质有几种同素异形体？ 3、 硅的导电性怎样？ 4、 硅

2、有什么物理性质？,1、硅只有化合态，无游离态；在地壳中含量 居第二位。例：二氧化硅和硅酸盐等。 2、硅两种同素异形体： 晶体硅和无定形硅（非晶硅）. 3 、硅导电性介于导体和绝缘体之间。,晶体硅是灰黑色 、硬而脆、有金属光泽的固体。单质硅是良好的半导体材料,(一）、单质硅的物理性质,最外层电子数都是4个。,硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子。,结论：常温下硅的化学性质不活泼。,思考： 硅原子原子核外电子排布情况是怎样的？ 我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？,硅的原子结构示意图,碳的原子结构示意图,（二）、化学性质,1、在常温下，硅的化学性质不活泼， 它不易与氢气、氧气、氯气、硫

3、酸、 硝酸等物质发生反应。,2、在加热的条件下。 硅能与某些非金属单质反应,Si +O2 = SiO2,了解：1、在常温下，硅可以和氟气（F2）、 氢氟酸（HF）和强碱反应。 例如：Si+4HF=SiF4 +2H2,Si+2H2 = SiH4,高温,（三）、工业制粗硅：,SiO2 + 2C = Si + 2CO ,高温,工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅得到 含有少量杂质的粗硅,（四）.硅的用途,晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料,硅太阳能电池,电脑的中央处理器（CPU）,二、二氧化硅与光导纤维,硅石,玛瑙,水晶,石英,存在：二氧化硅广泛存在于自然界

4、中，沙子、 石英的主要成分就是二氧化硅。,1、 二氧化硅一般知识,结构：二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成的。,物理性质：熔点高、硬度大。透明的石英晶体 即通常所说的水晶。,用途：常用来制造电子部件、光学仪器、 石英表中的压电材料、光导纤维等。,二氧化硅的结构模型,Si,O,SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定,2、二氧化硅的化学性质,SiO2不与水反应!,SiO2 + CaO = CaSiO3,SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,高温,（1） SiO2是酸性氧化物 具有酸性氧化物的通性， 与碱及碱性氧化物反应,注： SiO2对应的酸H2SiO3是比H2CO3

5、更弱 得酸！不溶于水,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘性的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。,了解： Na2SiO3易溶于水，其水溶液俗名“水玻璃”， 是一种矿物胶，可做黏合剂。,（2）、 SiO2能与氢氟酸反应,SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,你知道吗？ 玻璃花雕刻工艺利用了什么化学反应原理么？,知道：除氢氟酸外，二氧化硅 不与其它的酸反应！,3、光导纤维（自学阅读课本109-110页知识）,通讯质量好； 原料来源广； 质量轻、耐腐蚀，铺设方便； 抗干扰性能好，保密性好，不发生辐射；,用于

6、通讯外，还用于医疗、信息处理、 遥测遥控等,下列说法正确的是（ ） A.SiO2是酸性氧化物，所以可以和碱反应， 不和任何酸反应。 B.磨口玻璃塞的试剂瓶里可以存放HF溶液 C.SiO2是制造光导纤维的原料 D.SiO2跟水反应可得硅酸,C,即学即用,三.硅酸盐与无机非金属材料（自学知识）,1、硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式 表示他们的组成组成的表示方法,例如：黏土：主要成分：Al2O32SiO22H2O 石英：SiO2 ； 长石:钾长石 K2O.Al2O3.6SiO2 钠长石 Na2O.Al2O3.6SiO2,硅酸盐制品性质稳定，熔点很高、大都难溶于水。,总结： 金属氧化物写在前面，

7、再写SiO2，最后写H2O； 氧化物之间用“”隔开。若有两种金属氧化物, 则活泼的在前,不活泼的在后。,1、原料,主要原料：纯碱、石灰石和石英,玻璃工业,2、成分,Na2SiO3、CaSiO3、 SiO2,3、反应原理,4、设备,玻璃熔炉,Na2CO3,CaCO3,SiO2,高温,高温,1、,玻璃的重要性质：,1）玻璃在常温下呈固态，称为玻璃态物质；,2）玻璃是混合物，没有一定的熔点，只是在某一温度范围内慢慢软化。,水泥工业,原料,水泥特性,水泥成分,水泥应用,硅酸三钙（3CaOSiO2） 硅酸二钙（2CaOSiO2） 铝酸三钙（3CaOAl2O3）,石灰石、黏土,水硬性:与水掺和搅拌幷静止后，很容易凝固变硬。,建筑材料 水下工程,水泥、沙子和水的混合物， 叫做混凝土,钢筋混凝土：混凝土用 钢筋作结构,2、,陶器的制作工序：了解,主要成分:,硅酸盐,3、陶 瓷,主要原料:,黏土,1制水泥和玻璃时都需要用的原料是( ) A粘土 B石英 C石