《第一节_无机非金属材料的主角——硅》PPT课件.ppt

1、,第四章 非金属及其化合物,Si,Cl,S,N,Super gao,1.在一发现的100多种元素中，除稀有气体外，非金属元素只有10几种，位于周期表右上部。 2.地壳中含量最多的元素氧和硅，空气中含量最多的元素氮和氧。 3.人类活动所产生的影响大气质量的气态氢化物主要是非金属氧化物，如SO2、 NO2 、CO等。 4.人体必需的食用盐-氯化钠中含有氯元素。 5.本章重点讨论的非金属元素-硅、氯、硫、氮及其化合物,引言,第一节 无机非金属材料的主角 硅,第一课时,Super gao,硅元素(silicon)在地壳中的含量,氧48.6%,硅26.3%,铝7.73%,铁4.75%,钙3.45%,钠2

2、.74%,钾2.47%,镁2.00%,氢0.16%,其他1.20%,硅26.3%,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。,1、存在： 没有游离态，只有化合态 2、分布： 自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。,一、硅单质,Si,最外层电子数是4，碳也是。,思考2：碳、硅原子主要显几价？,正四价（+4价）,思考1：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？,3、原子结构,4.物理性质,结构类似金刚石，为硬而脆的灰黑色固体, 熔点高,硬度大。,5.用途,晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良

3、好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料,硅太阳能电池,利用硅的半导体性能，制成光电池 ，将光能转化为电能。,6、硅的工业制法 ：,粗硅：,纯硅：,太阳能电池,电脑的中央处理器（CPU）,硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔记本一样大小了。,大规模集成电路,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，还可以制太阳能电池，制铝合金、铁合金等多种合金。,硅芯片,在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称之为“硅谷”，它是现代电子工业和计算机发展的基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常重要作用。以硅为基础而制成的晶体管是计算机的心脏。,硅在电子工业中重要作用,二氧化硅(SiO

4、2),二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。是一种坚硬难熔的固体。,硅石,硅矿山,1.二氧化硅的存在,二、二氧化硅,水晶,晶体二氧化硅,玛 瑙,玛瑙,无定形二氧化硅,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,2.二氧化硅的结构.,SiO2 原子晶体,科学视野,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,SiO2是正四面体的空间网状结构， 因此性质很稳定,二氧化硅物理性质,问题：二氧化硅有哪些物性？化学性质稳定吗？依据是什么？这些性质由和决定？ 坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶于水，硬度比较大。化学性质很不活泼。,3.,思考交流,问题：实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知

5、道为什么吗？,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。,4. 二氧化硅化学性质,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,（1）酸性氧化物,离子反应：SiO2 + 2OH =SiO3 2-+ H2O,特殊性：不能与水反应,（2）不与酸反应（除氢氟酸以外）,SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？,高温,高温,高温,5、二氧化硅的用途,由于SiO2具有优良的物理化学性能加上SiO2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。,光学纤维胃镜,石 英 制 品,水晶石英、玛瑙,二氧化硅用来

6、制光导纤维,光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。 制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于 通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大， 一对光纤上可同时传送3万门电话。,三. 硅酸 (H2SiO3),76实验观察现象并填写下表,滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成,Na2SiO3溶液呈碱性，与酸反应生成了H2SiO3,Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl,1、制备:,可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应,（1）硅酸的制备,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 （2）硅酸的性质 物理性质:白色,胶状

7、,不溶于水的物 化学性质:弱酸性酸性比碳酸弱. H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3 不稳定性,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,（3）用途：可作干燥剂和催化剂的载体,四、硅酸盐,硅酸盐结构复杂的固态化合物，一般都不溶于水。,1.含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称 。,2.硅酸盐的表示方法：,化学式法：,硅酸钠：Na2SiO3,硅酸钙：CaSiO3,氧化物法：,硅酸钠：Na2O SiO2,硅酸钙： CaO SiO2,高岭石：Al2O3 2SiO2 2H2O,石棉：CaO 3MgO 4SiO2,沸石：Na2 O Al2O3 3SiO2 2H2O,云母： K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O,长石：K2O Al2O3 6SiO2,水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2,玻璃：Na2 O CaO 6SiO2,粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O,t,最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液俗称为水玻璃， 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 。,3.硅酸钠 （Na2SiO3）,关于硅酸盐说明：,1.除硅酸钾