第一節(jié)無機非金屬材料的主角-硅

1、第四章非金屬及其化合物第四章非金屬及其化合物第一節(jié)無機非金屬材料的主角第一節(jié)無機非金屬材料的主角硅硅v一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸v 1、二氧化硅二氧化硅 晶體空間結(jié)構(gòu)晶體空間結(jié)構(gòu) 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) v 2、硅酸硅酸v二、二、硅酸鹽硅酸鹽v三、三、硅單質(zhì)硅單質(zhì) 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū), ,電子技術(shù)研究中心電子技術(shù)研究中心, ,計算機生產(chǎn)的重要基地計算機生產(chǎn)的重要基地, ,位于加利福尼亞州位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端圣弗朗西斯科南端. .SiSi元素在地殼中的含量排在第幾位？元素在地殼中的含量排在第幾位？你知道嗎？你知道嗎？錦繡中華錦繡中華在地殼中硅的含量為在地殼中硅的含量

2、為26.3%，僅次于氧。，僅次于氧。硅的氧化物及硅酸鹽夠成了地殼大部分硅的氧化物及硅酸鹽夠成了地殼大部分的巖石、沙子和土壤，約占地殼質(zhì)量的的巖石、沙子和土壤，約占地殼質(zhì)量的90%以上。在無機非金屬材料中，硅一以上。在無機非金屬材料中，硅一直扮演中主要角色。直扮演中主要角色。一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸閱讀、思考：閱讀、思考： 地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的量的_%,存在形態(tài)有存在形態(tài)有_和和_兩大類，統(tǒng)稱兩大類，統(tǒng)稱_。1.二氧化硅二氧化硅(SiO2)12結(jié)晶形無定形硅石二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途制晶體硅制晶體硅石

3、英坩堝石英坩堝光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維石英手表石英手表光學(xué)儀器光學(xué)儀器耐磨器皿耐磨器皿SiO2精密儀器軸承精密儀器軸承思考與交流：思考與交流：請同學(xué)們思考P76的問題并和前后左右的同學(xué)進行交流。SiO2具有哪些物理性質(zhì)？具有哪些物理性質(zhì)？化學(xué)穩(wěn)定性如何？化學(xué)穩(wěn)定性如何？SiO2的這些性質(zhì)是由什么決定的？的這些性質(zhì)是由什么決定的？請將你的認識寫在下面橫線上，請將你的認識寫在下面橫線上，物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：_化學(xué)穩(wěn)定性：化學(xué)穩(wěn)定性：_堅硬難熔的固體，熔沸點比較堅硬難熔的固體，熔沸點比較高，不溶于水，硬度比較大。高，不溶于水，硬度比較大。常溫下非常穩(wěn)常溫下非常穩(wěn) 定定二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)活動

4、與探究活動與探究：二氧化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，：二氧化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能否與能否與HCl、 H2S04、 HN03 、HF 發(fā)生反應(yīng)？發(fā)生反應(yīng)？結(jié)論：vSiO2 + 4HFSiF4 + 2H2O快樂體驗：試一試怎樣能在玻璃上雕刻花 紋 （玻璃的主要成分是可以與氫氟酸反應(yīng)，放出氣體氫氟酸反應(yīng)，放出氣體設(shè)問：CO2和SiO2作為酸性氧化物能與哪些物質(zhì)反應(yīng)？與堿反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)SiO2 CaO CaSiO3高溫SiO2 2NaOHNa2SiO3H2O思考、討論：思考、討論：、i原子結(jié)構(gòu)相似，形成的氧化物CO2、SiO2性質(zhì)卻有很大的差別，為什么呢？CSi二氧化碳二氧化碳 二氧化

5、硅二氧化硅 狀狀 態(tài)態(tài)物理性質(zhì)物理性質(zhì)化化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)與水與水與堿與堿與堿與堿性氧性氧化物化物與酸與酸 用用 途途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應(yīng)不反應(yīng) = 固固 態(tài)態(tài)熔沸點低熔沸點低氣氣 態(tài)態(tài)熔沸點高、硬度大熔沸點高、硬度大人工降雨，滅火等人工降雨，滅火等 裝飾、石英坩堝、光纖等裝飾、石英坩堝、光纖等二氧化碳和二氧化硅的物理化學(xué)性質(zhì)及用途比較二氧化碳和二氧化硅的物理化學(xué)性質(zhì)及用途比較高溫探究實驗探究實驗4-13-5 mL硅酸鈉溶液1-2滴酚酞稀鹽酸先后2、硅酸、硅酸硅酸反應(yīng).swf現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論

6、化學(xué)方程化學(xué)方程式式離子方程離子方程式式SiO32- + 2H+ = H2SiO3Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3a、Na2SiO3溶液呈堿性，溶液呈堿性，b、可溶性硅酸鹽與、可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸，鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠，酸溶膠，后形成硅酸凝膠，d、靜置則形成硅、靜置則形成硅酸沉淀。酸沉淀。滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，同時有白色膠狀沉淀產(chǎn)生淺至無色，同時有白色膠狀沉淀產(chǎn)生探究實驗探究實驗23-5 mL硅酸鈉溶液CO2現(xiàn)

7、象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論化學(xué)方化學(xué)方程式程式通入通入CO2后溶液由紅色變淺至無色，同時有白后溶液由紅色變淺至無色，同時有白色膠狀沉淀產(chǎn)生色膠狀沉淀產(chǎn)生可溶性硅酸鹽與可溶性硅酸鹽與CO2反應(yīng)生成不溶于水的硅酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸Na2SiO3 + CO2+H2O = Na2CO3 + H2SiO3制取原理：強酸制弱酸制取原理：強酸制弱酸酸與鹽的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律之一酸與鹽的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律之一較強酸較強酸+較弱酸鹽較弱酸鹽 較弱酸較弱酸+較強酸鹽較強酸鹽小測驗：小測驗：你知道你知道CO2通入到通入到CaCl2溶液中有現(xiàn)象嗎？溶液中有現(xiàn)象嗎？性質(zhì)：性質(zhì)：不溶于水、不穩(wěn)定、極弱酸不溶于水、不穩(wěn)定、極弱酸(酸性比碳

8、酸還弱）酸性比碳酸還弱）制法：制法： SiO32- + 2H+= H2SiO3SiO32- + H2O +CO2 =H2SiO3+ CO32-H2SiO3=SiO2+H2OH2SiO3+NaOH=Na2SiO3+H2O小結(jié) 生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經(jīng)干成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠硅膠”。常常。常常用用做干燥劑。做干燥劑。用途二、硅酸鹽二、硅酸鹽硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一般都不溶于水硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一般都不溶于水 1、 硅酸鈉硅酸鈉（Na2SiO3）溶于水，其水溶液溶于水，其水溶液 俗稱為水玻璃，可制備硅膠、木俗稱為水玻

9、璃，可制備硅膠、木材防火劑等材防火劑等2、硅酸鹽組成表示、硅酸鹽組成表示硅酸鈉（硅酸鈉（Na2SiO3) 鎂橄欖石（鎂橄欖石（Mg2SiO4）鈣沸石鈣沸石 Ca(Al2Si3O10) 3H2O活潑金屬氧化物活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物SiO2H2ONa2O SiO22MgO SiO2CaO Al2O3 3SiO23H2O無機非金屬材料無機非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷陶瓷水泥水泥玻璃玻璃3、硅酸鹽產(chǎn)品、硅酸鹽產(chǎn)品-陶瓷陶瓷 玻璃玻璃 水泥水泥v1陶瓷：原料陶瓷：原料黏土黏土v2玻璃：原料玻璃：原料純堿、石灰石和石英；純堿、石灰石和石英；v3水泥：原料水泥：原料黏土和石灰石

10、；適量石黏土和石灰石；適量石膏；膏；硅酸鹽產(chǎn)品簡介：硅酸鹽產(chǎn)品簡介：產(chǎn)品產(chǎn)品主要原料主要原料 主要設(shè)備主要設(shè)備反應(yīng)反應(yīng)條件條件主要反應(yīng)或主要成分主要反應(yīng)或主要成分主要主要性質(zhì)性質(zhì)水泥水泥粘土、石灰粘土、石灰石、石膏石、石膏 (適適量量) 水泥回轉(zhuǎn)窯水泥回轉(zhuǎn)窯高溫高溫硅酸三鈣：硅酸三鈣：3CaOSiO2硅酸二鈣：硅酸二鈣：2CaOSiO2鋁酸三鈣：鋁酸三鈣：3CaOAl2O3水硬性水硬性玻璃玻璃 純純 堿、堿、石灰石、石灰石、石石 英英 玻璃窯玻璃窯高溫高溫Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2成分：成分：Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO

11、2 硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品碳化硅碳化硅(金剛砂金剛砂,SiC)：硬度大：硬度大硅鋼：高導(dǎo)磁性硅鋼：高導(dǎo)磁性硅橡膠：良好的彈性硅橡膠：良好的彈性分子篩：吸附劑、催化劑分子篩：吸附劑、催化劑新型無機非金屬材料：新型無機非金屬材料：新型陶瓷新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷生生物物陶陶瓷瓷三、硅單質(zhì)三、硅單質(zhì)1、存在：硅有晶體硅和無定形硅兩種。、存在：硅有晶體硅和無定形硅兩種。2、物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點熔點(1410)和沸點都很高，硬度大。和沸點都很高，硬度大。3、化學(xué)、化學(xué)性質(zhì)：性質(zhì)：常溫下硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不活潑常溫下硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不活潑導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。導(dǎo)電性