必修1-第四章-第一节-第2课时-硅酸盐和单质硅

1、,奇峰峻岭的黄山,三峡大坝,高楼大厦,集成电路芯片,第一节 无机非金属材料的主角硅 第2课时,硅酸盐和单质硅,，,固始县第一中学 曾关宝,二.硅酸盐 1.硅酸盐的定义、性质和表示方法及工业产品 2.硅酸钠的性质和用途 3.硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊的原因。 三.硅单质 硅单质的存在形式、性质、工业制备和用途,二.硅酸盐,1.定义：,硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称,2.性质：,硅酸盐种类很多,大多数难溶于水,最常见的硅酸盐是Na2SiO3,K2SiO3可溶于水。,3.表示方法：,（1）化学式法：,适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3 、 K2SiO3、 CaSiO3等。

2、,硅酸钠：Na2SiO3 硅酸钙：CaSiO3 高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 正长石：KAlSi3O8,（2）氧化物法：,活泼金属氧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。 Na2OSiO2 CaOSiO2 Al2O32SiO22H2O 不能写成 K2OAl2O33SiO2， 应写成K2OAl2O36SiO2,水份蒸发后燃烧,水份蒸发后不燃烧,水份蒸发后, 失去防火作用,防火效果好 用作防火剂,实验4-2 P77,硅酸钠Na2SiO3,（1）物理性质 ： 硅酸钠是白色固体,易溶于水,其水溶液俗称水玻璃,又称泡花碱

3、,是一种无色粘稠的液体,是一种矿物胶,黏性很强,可以作黏胶剂和木材防火剂。,问一问,硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象?为什么?,硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。因为发生下列反应：,（2）硅酸钠化学性质,硅酸钠的化学性质相对稳定,不能燃烧, 不易被腐蚀,热稳定性好,水溶液呈碱性。,Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3,（3）用途,可以作肥皂填料, 还可以用做建筑、纸张的 黏合剂和木材、织物的防腐剂及防火剂。,与盐反应,与酸反应,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,CaCl2+Na2SiO3 = CaSiO3 + 2NaCl,硅酸盐在自然界的

4、转化,硅酸盐矿石长期受到空气中的二氧化碳和水的侵蚀后,逐渐风化分解, 生成的可溶物质随雨水流入江河、海洋,留下大量的黏土形成土壤胶体,因其表面巨大且一般带负电,能吸收NH4+, K等营养离子, 从而具有保肥能力。,硅酸盐是如何具有保肥能力的?,思考,看一看,你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗?,（阅读P78）,t,陶瓷,日用器皿、建筑饰材、卫生洁具,以黏土为原料,高温烧结,景德镇陶瓷,描述景德镇的陶瓷有这样一句话: 薄如纸,声如馨,色如玉.,鬼谷子下山,玻璃,普通玻璃: 以纯碱 石灰石 和石英 为原料,经混合粉碎,在玻璃窑中熔 融制得。,( Na2CO3 ),( SiO2 ),( Na2CO3

5、),水泥,以黏土和石灰石为主要原料,硅酸盐产品简介,传统硅酸盐工业三大产品有: 玻璃、陶瓷、水泥。,练习1.下列说法正确的是 （ ） A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品 B.水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2 C.SiO2很稳定，与所有的酸都不反应 D.将石棉（CaMg3Si4O12）化学式改写成氧化物的形式：3(MgOCaO)4SiO2,A,具有特殊功能的含硅物质,碳化硅 (SiC俗称金刚砂),具有金刚石的结构。 硬度很大,用作砂纸、砂轮的磨料。,硅 钢 （铁合金） 导磁性良 好,用作变 压器铁芯,玻璃刀,玻璃刀轮片,人造金刚石锯片,硅橡胶,分子筛,具有均匀微孔 构的铝硅酸盐,新型

6、无机非金属材料：,1.高温结构陶瓷 2.压电陶瓷,新型陶瓷的用途之一:航天飞机的“防火衣”防热瓦,生产过程:使用硅土黏合剂将低密度非晶硅增强纤维粘合成长15cm,宽15cm,厚210cm的拱形瓦,经过高温烧结, 再在表面涂上一层高温结构陶瓷,就成了一块防热瓦,高温结构陶瓷的应用,防热瓦的优点：,耐热（可承受2000） 防潮 耐磨 超群的隔热能力 反射太阳光 可重复使用,高温结构陶瓷的应用,航天飞机,高温结构陶瓷的应用,资料:,正是由于塑料泡沫部件在发射时撞坏了一片防热瓦,导致“哥伦比亚”号在返航时空中解体。,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

7、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。,2.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。医用B超发生器的心脏也是一块压电陶瓷,它实现的却是一个逆向转换：将电脉冲转变成机械振动,产生超声波。,压电陶瓷,高压钠灯,3.透明陶瓷,4.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。1911年,荷兰物理学家昂内斯在测定水银在低温下的电阻值时发现,当温度降到-269（液氮温度,为4

8、K）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,5.生物陶瓷,这种陶瓷强度大,韧性好,因为其中含有羟基磷灰石(HAP),含有的Ca、P与人体牙齿和骨骼中的Ca、P的含量相当，所以有良好的生物活性和无毒性，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。,生物陶瓷,人造骨,生物陶瓷应用,美国的硅谷“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

9、半导体公司,而半导体的基本元件是硅片,所以该地区被称为“硅谷”。,硅谷 silicon valley,三.硅单质（Si）,2.物理性质：,3.化学性质,有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬度大。,1.存在形式,晶体硅,无定形硅,你能根据硅的原子结构推测硅单质可能具有的化学性质,在高温条件下,单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。,常温下化学性质不活泼,只能跟F2、HF和 NaOH溶液反应。,Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2,Si2NaOHH2ONa2SiO32H2,SiO2 SiO2,加热,4.硅的提炼,SiCl4 + 2H2 = Si（纯） + 4HCl,硅是从它的氧化物中提取出

10、来的,主要的化 学反应如下：,1.粗硅的制取：,2.粗硅转变为纯硅（常用方法）：,加热 Si（粗）2Cl2 SiCl4,高温 SiO2 + 2C = Si + 2CO (石英砂） （粗硅）,高温,工业上,用焦炭在高温下还原石英砂可制得粗硅SiO22CSi(粗)2CO ,又能跟氯气反应经提纯得到SiCl4后再用氢气还原制得纯硅:Si(粗)2Cl2SiCl4 , SiCl42H2Si(纯)4HCl。根据以上反应回答下列问题： （1）反应中焦炭做 （ ） A.还原剂 B.氧化剂 C.二者都不是 （2）反应 属于（ ）,反应 属于（ ） A.化合反应 B.分解反应 C.氧化还原反应 D.非氧化还原反应 E.置换反应,4.硅的工业制备,做一做,A,AC,CE,观看下列图片总结单质硅的用途,硅芯片的应用 电脑的中央处理器（CPU）,世界第一台电子管计算机(占地170m2),笔记本电脑,大规模集成电路,硅的应用,硅的用途,1.硅是一种重要的非金属单质，它的用途非常广泛。作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。,硅的其他用途,2.硅也是将太阳能转化成电能的常用材料,利用高纯硅单质的半导体性能,可制成光电池,将光能直接转化成电能 光电池目前的应用范围: 计算