《第一節(jié)_無機(jī)非金屬材料的主角——硅》PPT課件

1、第四章 非金屬及其化合物 硅元素硅元素(silicon)(silicon)在地殼中的含量在地殼中的含量 氧氧48.6% 硅硅26.3% 鋁鋁7.73% 鐵鐵4.75% 鈣鈣3.45% 鈉鈉2.74% 鉀鉀2.47% 鎂鎂2.00% 氫氫0.16% 其他其他1.20% 硅硅26.3% 硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼 中大部分的巖石、沙子和土壤、約中大部分的巖石、沙子和土壤、約 占地殼總量的占地殼總量的90%90%以上。以上。 1、存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)、存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài) 2、分布：自然界中分布廣泛，在地、分布：自然界中分布廣泛，在地 殼中居第二位，僅次

2、于氧。是構(gòu)成殼中居第二位，僅次于氧。是構(gòu)成 礦物和巖石的基本元素。礦物和巖石的基本元素。 一、硅單質(zhì)一、硅單質(zhì) SiSi 最外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)是4 4，碳也是。，碳也是。 思考思考2 2：碳、硅原子主要顯幾價(jià)？：碳、硅原子主要顯幾價(jià)？ 思考思考1 1：硅原子最外層電子數(shù)是多少？：硅原子最外層電子數(shù)是多少？ 我們很熟悉的哪種元素最外層電子數(shù)與我們很熟悉的哪種元素最外層電子數(shù)與 它相同？它相同？ +142 8 4 3、原子結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu) Si Si OO SiOSiO2 2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定 6 6、硅的工業(yè)制法、硅的工業(yè)制法 ：

3、 粗硅：粗硅： 純硅：純硅： 2C+ SiO2= Si+2CO 高溫高溫 Si+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si+4HCl 高溫高溫 太陽能電池 大規(guī)模集成電路 硅的用途非常廣泛，可用來制造集硅的用途非常廣泛，可用來制造集 成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo) 體器件，還可以制太陽能電池，制體器件，還可以制太陽能電池，制 鋁合金、鐵合金等多種合金。鋁合金、鐵合金等多種合金。 硅硅 芯芯 片片 在美國舊金山，有個(gè)最大的高在美國舊金山，有個(gè)最大的高 科技工業(yè)園區(qū)，稱之為科技工業(yè)園區(qū)，稱之為“硅谷硅谷”， 它是現(xiàn)代電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)發(fā)展的它是現(xiàn)代電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)發(fā)

4、展的 基地。這說明硅在電子工業(yè)革命中基地。這說明硅在電子工業(yè)革命中 起著非常重要作用。起著非常重要作用。以硅為基礎(chǔ)而以硅為基礎(chǔ)而 制成的晶體管是計(jì)算機(jī)的心臟。制成的晶體管是計(jì)算機(jī)的心臟。 硅在硅在電子工業(yè)電子工業(yè)中重要作用中重要作用 二氧化硅二氧化硅(SiO2) 硅石 硅礦 山 地球上存在的天然二氧化硅稱為（統(tǒng)稱為）硅石地球上存在的天然二氧化硅稱為（統(tǒng)稱為）硅石 硅石硅石 結(jié)晶形（石英晶體）結(jié)晶形（石英晶體） 無定形（無定形（硅藻土）硅藻土） 透明透明 彩色環(huán)帶或彩色環(huán)帶或 層狀層狀 水晶水晶 瑪瑙瑪瑙 SiO SiO2 2的存在的存在 石英石英 水晶 紫水晶紫水晶 薔薇石英薔薇石英 瑪瑙瑪瑙

5、 水晶水晶 瑪瑪 瑙瑙 瑪瑙瑪瑙 Si O 二氧化硅的結(jié)構(gòu)二氧化硅的結(jié)構(gòu). SiO2 原子晶體原子晶體 Si O SiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 因此性質(zhì)很穩(wěn)定因此性質(zhì)很穩(wěn)定 4.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2+CaO=CaSiO3 高溫高溫 是酸性氧化物是酸性氧化物 SiO2 + 2OH =SiO3 2-+ H2O 不能與水反應(yīng)不能與水反應(yīng) 第四章 非金屬及其化合物 練習(xí)：練習(xí)：1地殼中含量第一和第二的兩種元地殼中含量第一和第二的兩種元 素所形成的化合物不具有的性質(zhì)是素所形成的化合物不具有的性質(zhì)是 A熔點(diǎn)很高熔點(diǎn)很高 B

6、與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸 C堅(jiān)硬堅(jiān)硬 D可與燒堿反應(yīng)生成鹽可與燒堿反應(yīng)生成鹽 2下列物質(zhì)中，主要成分不是下列物質(zhì)中，主要成分不是SiO2的是的是 A金剛砂金剛砂 B瑪瑙瑪瑙 C水晶水晶 D石英石英 B A ( ) ( ) 3 3、實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)提供下列試劑瓶、實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)提供下列試劑瓶, , 細(xì)口磨口塞玻璃瓶細(xì)口磨口塞玻璃瓶 廣口瓶廣口瓶 細(xì)口橡皮塞玻璃瓶細(xì)口橡皮塞玻璃瓶 棕色廣口瓶棕色廣口瓶 細(xì)口塑料瓶，細(xì)口塑料瓶， 如何存放下列藥品如何存放下列藥品? ?依據(jù)是什么依據(jù)是什么? ? a.a.二氧化硅二氧化硅_b._b.氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液 c.硝酸銀晶體硝酸銀晶體_ d._ d.氫

7、氟酸氫氟酸_ _ e.e.濃硫酸濃硫酸_ 二氧化硅的存在二氧化硅的存在 二、二氧化硅二、二氧化硅 二氧化硅的結(jié)構(gòu)二氧化硅的結(jié)構(gòu). 4.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 二氧化硅(SiO2 )二氧化(CO2) 物理性質(zhì) 熔沸點(diǎn)高、硬度大熔沸點(diǎn)低硬度小 與水反應(yīng) 不反應(yīng) CO2+H2O=H2CO3 與堿反應(yīng) SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 與堿性氧 化物反應(yīng) SiO2+CaO= Ca SiO3 CO2+Na2O= Na2CO3 與酸反應(yīng) SiO2+4HF=SiF4+2H2O 不反應(yīng) 與碳反應(yīng) SiO2+2C= Si+2COCO2+C= 2CO 高溫高溫 高溫高

8、溫 高溫高溫 5 5、二氧化硅的用途、二氧化硅的用途 由于由于SiO2具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能加具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能加 上上SiO2在自然界的廣泛存在，因此從在自然界的廣泛存在，因此從 古到今都被人類廣泛地應(yīng)用。古到今都被人類廣泛地應(yīng)用。 光學(xué)纖維胃鏡光學(xué)纖維胃鏡 石石 英英 制制 品品 水晶水晶石英、瑪瑙石英、瑪瑙 二氧化硅用來制光導(dǎo)纖維二氧化硅用來制光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維就是比頭發(fā)絲還細(xì)的、能傳導(dǎo)光信號的玻璃絲。光導(dǎo)纖維就是比頭發(fā)絲還細(xì)的、能傳導(dǎo)光信號的玻璃絲。 制造光導(dǎo)纖維的材料就是二氧化硅。光導(dǎo)纖維主要用于制造光導(dǎo)纖維的材料就是二氧化硅。光導(dǎo)纖維主要用于 通訊、傳感、測量等，光纖通訊的優(yōu)點(diǎn)

9、就是通信容量大，通訊、傳感、測量等，光纖通訊的優(yōu)點(diǎn)就是通信容量大， 一對光纖上可同時(shí)傳送一對光纖上可同時(shí)傳送3 3萬門電話。萬門電話。 現(xiàn)象現(xiàn)象 結(jié)論結(jié)論 反應(yīng)式反應(yīng)式 三三.硅酸硅酸 (H2SiO3) 1、制備、制備: 可溶性硅酸鹽（如可溶性硅酸鹽（如Na2SiO3）與酸反應(yīng)與酸反應(yīng) （1） Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 （2） 酸性比碳酸弱酸性比碳酸弱. H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3 H2SiO3=H2O+SiO2 加熱加熱 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 四、硅酸鹽四、硅酸鹽 2.硅酸鹽的表示方法

10、：硅酸鹽的表示方法： 化學(xué)式法：化學(xué)式法： 氧化物法：氧化物法： 硅酸鈉硅酸鈉：Na2SiO3 硅酸鈣硅酸鈣：CaSiO3 硅酸鈉硅酸鈉：Na2O SiO2 硅酸鈣硅酸鈣： CaO SiO2 高嶺石：高嶺石：Al2O3 2SiO2 2H2O 石棉：石棉：CaO 3MgO 4SiO2 沸石：沸石：Na2 O Al2O3 3SiO2 2H2O 云母：云母： K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O 長石：長石：K2O Al2O3 6SiO2 水泥：水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2 玻璃：玻璃：Na2 O CaO 6SiO2 粘土：粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O 1.下列物質(zhì)

11、中屬于純凈物的是下列物質(zhì)中屬于純凈物的是( ) A.Na2CO310H2O B.水泥水泥 C.純凈的鹽酸純凈的鹽酸 D.普通玻璃普通玻璃 3.下列物質(zhì)有固定熔點(diǎn)的是（）下列物質(zhì)有固定熔點(diǎn)的是（） A.水泥水泥 B.玻璃玻璃C.Na2OSiO2 D.水玻璃 水玻璃 2.下列敘述正確的是下列敘述正確的是( ) A.酸均不能與酸性氧化物反應(yīng)酸均不能與酸性氧化物反應(yīng) B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能貯存氫氟酸玻璃、陶瓷、水泥容器都不能貯存氫氟酸 C.石灰抹墻、水泥砌墻過程的硬化原理相同石灰抹墻、水泥砌墻過程的硬化原理相同 D.石灰窯、玻璃熔爐出來的氣體主要成分相同石灰窯、玻璃熔爐出來的氣體主要成分相同

12、A BD C 第四章 非金屬及其化合物 1要除去要除去SiO2中混有的少量中混有的少量CaO雜質(zhì)，最雜質(zhì)，最 適宜的試劑是適宜的試劑是 A純堿溶液純堿溶液 B鹽酸鹽酸 C硫酸硫酸 D苛性鈉溶液苛性鈉溶液 2在一定條件下，下列物質(zhì)不能與二氧化在一定條件下，下列物質(zhì)不能與二氧化 硅反應(yīng)的是硅反應(yīng)的是 焦炭焦炭 純堿純堿 碳酸鈣碳酸鈣 氫氟酸氫氟酸 濃硝酸燒堿溶液濃硝酸燒堿溶液 氧化鈣氮?dú)庋趸}氮?dú)?A B C D 課堂小測課堂小測 3將過量的將過量的CO2分別通入分別通入 CaCl2溶液；溶液； Na2SiO3溶液；溶液； Ca(OH)2溶液；溶液； 飽和飽和 Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉

13、淀析出溶液。最終溶液中有白色沉淀析出 的是的是 A B C D 4、 高嶺土是制造瓷器的主要原料，其組成高嶺土是制造瓷器的主要原料，其組成 可以表示為可以表示為Al2Si2Ox(OH)y。其中。其中x、y的數(shù)的數(shù) 值分別是值分別是 A7、2 B5、4 C6、3 D3、6 5下列表述正確的是（下列表述正確的是（ ） A人造剛玉熔點(diǎn)很高，可用作高級耐火材人造剛玉熔點(diǎn)很高，可用作高級耐火材 料，主要成分是料，主要成分是SiO2 B在醫(yī)療上碳酸鈉可用于治療胃酸過多在醫(yī)療上碳酸鈉可用于治療胃酸過多 C用于現(xiàn)代通訊的光導(dǎo)纖維的主要成分是用于現(xiàn)代通訊的光導(dǎo)纖維的主要成分是 高純度的硅高純度的硅 D分散系中分

14、散質(zhì)粒子的直徑：分散系中分散質(zhì)粒子的直徑：Fe(OH)3 懸濁液懸濁液Fe(OH) 3 膠體膠體FeCl3 溶液溶液 6.下列說法正確的是下列說法正確的是( ) A.二氧化硅溶于水顯酸性二氧化硅溶于水顯酸性 B.二氧化碳通入水玻璃二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3的水溶的水溶 液液)可以得到原硅酸可以得到原硅酸. C.因?yàn)楦邷貢r(shí)因?yàn)楦邷貢r(shí),二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放 出二氧化碳出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng). D.二氧化硅是酸性氧化物二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何它不溶于任何 酸酸 7用純凈的石英砂與燒堿溶液反應(yīng)可以制用純凈的石英砂與燒堿溶液反應(yīng)可以制 得水玻璃；將二氧化碳通入水玻璃中可制得水玻璃；將二氧化碳通入水玻璃中可制 得透明膠狀物。請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式得透明膠狀物。請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式 及離子方程式。及離子方程式。 硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕，硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕， 關(guān)于硅酸鹽說明：關(guān)于硅酸鹽說明： 1.1.除硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸銨以外均難溶于水除硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸銨以外均難溶于水 2.2.硅酸鈉是常見的可溶性硅酸鹽之一，俗硅酸鈉是常見的可溶性硅酸鹽之一，俗 稱稱泡花堿泡花堿；它的水溶液俗稱；它的水溶液俗稱水玻璃水玻璃，是一，是一 種粘合劑；種粘合劑； 硅酸和二氧化硅的制備：硅酸和二氧