硅無機(jī)非金屬材料

1、第一課時(shí)第一課時(shí) 美國的硅谷“斯坦?？蒲泄I(yè)區(qū)”是美國電子和計(jì)算機(jī)工業(yè)中心，位于美國西海岸加利福尼亞州北部舊金山南郊，圣克拉拉縣和圣胡安兩城之間的一條長(zhǎng)48公里，寬16公里的長(zhǎng)條形地帶上。由于它集中了全世界90以上的著名半導(dǎo)體公司，而半導(dǎo)體的基本元件是硅片，所以該地區(qū)被稱為“硅谷”。 硅谷 Silicon Valley 通過下列圖片你能總結(jié)歸納出硅元素在自然界中的存在形式嗎？觀察與思考1、硅的存在及性質(zhì)1.自然界硅元素主要存在于:巖石、沙子和土壤2.地殼中的含量:排在第二位,氧的后面.3.自然界硅存在的形態(tài) :硅無游離單質(zhì)狀態(tài)， 只有化合態(tài)。常常有硅的氧化物和硅酸鹽(一)硅元素在自然界中的存在

2、和含量硅的存在及性質(zhì)一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料一、單質(zhì)硅與半導(dǎo)體材料1.硅元素在自然界中全部以硅元素在自然界中全部以 態(tài)存態(tài)存 在，硅元素在地殼中的含量居第在，硅元素在地殼中的含量居第 位位僅次于僅次于 。2.最早使用的半導(dǎo)體材料最早使用的半導(dǎo)體材料 ，現(xiàn)在，現(xiàn)在 最廣泛使用的半導(dǎo)體材料最廣泛使用的半導(dǎo)體材料 ?；匣湘N鍺硅硅二二氧氧硅單質(zhì)的性質(zhì)硅單質(zhì)的性質(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。而脆的固體。晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(diǎn)晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都很高，硬度大。和沸點(diǎn)都很高，硬度大。導(dǎo)

3、電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。物理性質(zhì)物理性質(zhì)半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料分組討論：分組討論： 硅屬于哪類物質(zhì)？這類物質(zhì)都具有那些化學(xué)性質(zhì)？請(qǐng)大膽猜想硅可能具有那些化學(xué)性質(zhì)？（1）常溫下，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定）常溫下，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 例如，常溫下，不易與例如，常溫下，不易與H2、O2、Cl2、 硫酸、硝酸、鹽酸等物質(zhì)反應(yīng)硫酸、硝酸、鹽酸等物質(zhì)反應(yīng)（2）常溫下只與堿、氫氟酸、氟氣）常溫下只與堿、氫氟酸、氟氣 反應(yīng)反應(yīng)3.硅的化學(xué)性質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì) Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+4HF=SiF4 +2H2 Si+2F2=SiF4 （3）加熱，）加熱，Si能與某些非金屬

4、單質(zhì)反應(yīng)能與某些非金屬單質(zhì)反應(yīng)（燃燒，放出大量的熱）（燃燒，放出大量的熱）Si+O2=SiO2 Si+2Cl2=SiCl4高溫高溫4.硅的制備硅的制備SiO2 +2 C=Si+2CO （粗硅）（粗硅）高溫高溫提提 純：純：Si+2Cl2=SiCl4高溫高溫SiCl4+2H2=Si+4HCl高溫高溫（高純硅）（高純硅）SiO2 +3 C=SiC+2CO （金剛砂）（金剛砂）高溫高溫5、硅的用途、硅的用途制制集成電路、晶體管、硅整流器集成電路、晶體管、硅整流器等等 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料含硅含硅4%的鋼可制的鋼可制變壓器鐵芯變壓器鐵芯含硅含硅15%的鋼具有耐酸性，制的鋼具有耐酸性，制耐酸設(shè)耐酸設(shè) 備

5、備硅芯片；硅芯片；半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料練一練1、下列關(guān)于硅的敘述中，錯(cuò)誤的是（、下列關(guān)于硅的敘述中，錯(cuò)誤的是（ ）A.硅廣泛存在自然界中，天然單質(zhì)硅叫硅石硅廣泛存在自然界中，天然單質(zhì)硅叫硅石 B.晶體硅結(jié)構(gòu)類似于金剛石，硬度也很大晶體硅結(jié)構(gòu)類似于金剛石，硬度也很大C.常溫下硅很穩(wěn)定，不能跟強(qiáng)酸反應(yīng)常溫下硅很穩(wěn)定，不能跟強(qiáng)酸反應(yīng) D.含硅的鋼具有良好的導(dǎo)磁性和耐酸性含硅的鋼具有良好的導(dǎo)磁性和耐酸性2、下列物質(zhì)不能與硅反應(yīng)的是（ ）A.NaOH溶液 B.F2C.O2 D.濃硝酸二、二氧化硅與光導(dǎo)纖維1.自然界中存在自然界中存在石英巖石英巖水晶水晶瑪瑙瑪瑙沙子沙子2.SiO2的物理性質(zhì)的物理性質(zhì)固體

6、固體熔沸點(diǎn)比較高熔沸點(diǎn)比較高不溶于水不溶于水硬度比較大硬度比較大 聯(lián)想：沙子聯(lián)想：沙子3.SiO2的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)性質(zhì)很穩(wěn)定性質(zhì)很穩(wěn)定 分組討論： （1） 二氧化硅屬于哪類物質(zhì)？ （2）這類物質(zhì)都有那些化學(xué)性質(zhì)？ （3）二氧化硅可以和那些物質(zhì)反 應(yīng)？3.二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)（1）酸性氧化物的通性）酸性氧化物的通性 與與強(qiáng)堿強(qiáng)堿反應(yīng)反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O結(jié)論結(jié)論：盛放堿液的試劑瓶不能用玻璃塞，盛放堿液的試劑瓶不能用玻璃塞，可用橡膠塞。可用橡膠塞。與某些與某些鹽鹽反應(yīng)反應(yīng)CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高溫高溫Na2CO3+S

7、iO2=Na2SiO3+CO2高溫高溫與與堿性氧化物堿性氧化物反應(yīng)反應(yīng)SiO2+CaO=CaSiO3高溫高溫二氧化硅的注意點(diǎn)：二氧化硅的注意點(diǎn)：不不與與水水反應(yīng)反應(yīng)（如何制取硅酸？）（如何制取硅酸？） SiO2+H2OH2SiO3特性：特性：與與氫氟酸氫氟酸反應(yīng)反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4+2H2O用途用途：刻蝕玻璃花紋刻蝕玻璃花紋結(jié)論：結(jié)論： 氫氟酸不能用玻璃瓶盛裝，氫氟酸不能用玻璃瓶盛裝，而盛在塑料瓶。而盛在塑料瓶。 某同學(xué)根據(jù)SiO2既可與堿反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng),推斷SiO2為兩性氧化物.是否正確? 不正確。因?yàn)槎趸韪鷼浞岱磻?yīng)產(chǎn)物不是鹽和水，所以不屬于兩性氧化物，但是屬于酸性氧

8、化物。4.二氧化硅的用途二氧化硅的用途注意：注意：硅和二氧化硅的用途易混淆硅和二氧化硅的用途易混淆制造制造光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維 和石英表中的和石英表中的壓電材料壓電材料水晶：制造水晶：制造電子部件電子部件和和光學(xué)儀器光學(xué)儀器CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應(yīng)不反應(yīng) = 固固 態(tài)態(tài)熔點(diǎn)低熔點(diǎn)低氣氣 態(tài)態(tài)熔點(diǎn)高、硬度大熔點(diǎn)高、硬度大 人工降雨，滅火等人工降雨，滅火等 裝飾、石英坩堝、光纖裝飾、石英坩堝、光纖CO2和和SiO2高溫高溫練一練1高溫時(shí)不和碳反應(yīng)的是 ( ) A. CuO B. CO2 C. SiO

9、2 D. CO2、對(duì)于化學(xué)方程式SiO2+3C=SiC+2CO，下列說法正確的是（）A反應(yīng)中SiO2是氧化劑，C是還原劑B硅元素被還原，碳元素被氧化C在反應(yīng)中碳只做還原劑D在反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1：23、下列物質(zhì)的主要成分不是、下列物質(zhì)的主要成分不是SiO2的是（的是（ ）A.石英石英 B.水晶水晶 C.金剛砂金剛砂 D.瑪瑙瑪瑙第二課時(shí)第二課時(shí)三三.硅酸硅酸 （H2SiO3）（1）物理性質(zhì)：）物理性質(zhì)：硅酸是一種白色固體硅酸是一種白色固體,不能使指示劑變色，難溶于不能使指示劑變色，難溶于水。水。 （2）化學(xué)性質(zhì)：）化學(xué)性質(zhì)： H2SiO3酸性很弱，比酸性很弱，比H2CO3的酸

10、性還弱。的酸性還弱。 熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 硅酸受熱易分解：硅酸受熱易分解： H2SiO3 = H2O+SiO2加熱加熱硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱到多孔的硅酸干凝膠，稱為為“硅膠硅膠”。常用做干燥劑常用做干燥劑 如何制取硅酸? 硅酸鈉溶液、酚酞、稀鹽酸、稀硫酸 實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)探究Na2SiO3+ _H2SiO3實(shí)驗(yàn)試劑：硅酸的性質(zhì)和用途制取原理：強(qiáng)酸制弱酸 滴入酚酞后溶液變紅，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，同時(shí)有白色膠狀沉淀產(chǎn)生a.NaNa2 2SiOSiO3 3溶液呈堿性。b.可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸，c.先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠

11、.d.靜置則形成硅酸沉淀。Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3（膠體）SiO32- + 2H+ = H2SiO3 （膠體）硅酸的性質(zhì)和用途 【方法步驟】：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3用什么實(shí)驗(yàn)事實(shí)能夠證明用什么實(shí)驗(yàn)事實(shí)能夠證明硅酸的酸性比碳酸弱？硅酸的酸性比碳酸弱？ 向可溶性硅酸鹽溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，出現(xiàn)向可溶性硅酸鹽溶液中通入二氧化碳?xì)怏w，出現(xiàn)白色渾濁，即用白色渾濁，即用H2CO3可制得可制得H2SiO

12、3 ，可證明，可證明H2SiO3 的酸性比的酸性比H2CO3弱。（強(qiáng)酸制弱酸）弱。（強(qiáng)酸制弱酸） 硅膠泳帽 硅膠干燥劑說明硅膠具有哪些性質(zhì)？化學(xué)化學(xué)技術(shù)技術(shù)社會(huì)社會(huì)四、硅酸鹽1.定義：定義：硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱 2.性質(zhì)：性質(zhì)：硅酸鹽種類很多，大多數(shù)難溶于水，最常見的硅酸鹽種類很多，大多數(shù)難溶于水，最常見的可溶性硅酸鹽是可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，K2SiO33.表示方法：表示方法：（1）化學(xué)式法：）化學(xué)式法： 適用于簡(jiǎn)單的硅酸鹽如：適用于簡(jiǎn)單的硅酸鹽如：Na2SiO3，K2SiO3、 CaSiO3等。等?；顫娊饘傺趸锘顫?/p>

13、金屬氧化物較活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅二氧化硅水。氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其水。氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個(gè)數(shù)守恒原則配置系數(shù)。他元素按配置前后原子個(gè)數(shù)守恒原則配置系數(shù)。硅酸鈉：硅酸鈉： NaNa2 2SiOSiO3 3 Na Na2 2OSiOOSiO2 2 硅酸鈣：硅酸鈣： CaSiOCaSiO3 3 CaOSiO CaOSiO2 2高嶺石：高嶺石：AlAl2 2(Si(Si2 2O O5 5)(OH)(OH)4 4 AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O 正長(zhǎng)石：正長(zhǎng)石：KAlSiKAlSi3 3O O8

14、8不能寫不能寫 K K2 2OAlOAl2 2O O3 33SiO3SiO2 2， 應(yīng)寫成應(yīng)寫成K K2 2OAlOAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2（2）氧化物法：）氧化物法：4.硅酸鹽在自然界的轉(zhuǎn)化硅酸鹽在自然界的轉(zhuǎn)化 硅酸鹽礦石長(zhǎng)期受到空氣中的二氧化硅酸鹽礦石長(zhǎng)期受到空氣中的二氧化碳和水的侵蝕后碳和水的侵蝕后,逐漸風(fēng)化分解逐漸風(fēng)化分解,生成的可生成的可溶物質(zhì)隨雨水流入江河、海洋，留下大溶物質(zhì)隨雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤膠體，因其表面積巨量的黏土形成土壤膠體，因其表面積巨大且一般帶負(fù)電，能吸收大且一般帶負(fù)電，能吸收NH4+，K等營等營養(yǎng)離子，從而具有保肥能力。養(yǎng)離

15、子，從而具有保肥能力。硅酸鹽是如何具有保肥能力的？硅酸鹽是如何具有保肥能力的？5.硅酸鈉（硅酸鈉（Na2SiO3）硅酸鈉是白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱水硅酸鈉是白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿，是一種無色粘稠的液體，是玻璃，又稱泡花堿，是一種無色粘稠的液體，是一種礦物膠，黏性很強(qiáng)，可以作黏膠劑和木材防一種礦物膠，黏性很強(qiáng)，可以作黏膠劑和木材防火劑?；饎＃?）硅酸鈉的物理性質(zhì)）硅酸鈉的物理性質(zhì)硅酸鈉水溶液久置在空氣中會(huì)出現(xiàn)什硅酸鈉水溶液久置在空氣中會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？么現(xiàn)象？為什么？ 硅酸鈉水溶液久置在空氣中會(huì)出現(xiàn)白硅酸鈉水溶液久置在空氣中會(huì)出現(xiàn)白色渾濁。因?yàn)榘l(fā)生下列

16、反應(yīng)：色渾濁。因?yàn)榘l(fā)生下列反應(yīng)：（2）硅酸鈉化學(xué)性質(zhì)）硅酸鈉化學(xué)性質(zhì) 硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，不能燃硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性好。燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性好。Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3（3）用途）用途 可以作肥皂填料，還可以用做建筑、紙張的可以作肥皂填料，還可以用做建筑、紙張的黏合劑和木材、織物的防腐劑及防火劑黏合劑和木材、織物的防腐劑及防火劑與鹽反應(yīng)與鹽反應(yīng)與酸反應(yīng)與酸反應(yīng)Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl你能指出常見的硅酸鹽產(chǎn)品有哪些嗎你能指出常見的硅酸鹽產(chǎn)

17、品有哪些嗎 硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高溫高溫Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高溫高溫純堿、石灰石、石英純堿、石灰石、石英粘土、粘土、石灰石石灰石粘土粘土高溫下發(fā)生復(fù)雜高溫下發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變的物理、化學(xué)變化化燒結(jié)時(shí)發(fā)生復(fù)雜燒結(jié)時(shí)發(fā)生復(fù)雜物理、化學(xué)變化物理、化學(xué)變化 SiO2CaSiO3Na2SiO32CaOSiO2 3CaOSiO2 3CaOAl2O3硅酸鹽硅酸鹽非晶體非晶體，透明、無固定熔，透明、無固定熔點(diǎn)，可在一定溫度范圍內(nèi)點(diǎn)，可在一定溫度范圍內(nèi)軟化軟化水硬性水硬性：無論在水：無論在水中還是在空氣中均中還是在

18、空氣中均能硬化（是不可逆能硬化（是不可逆過程）過程） 抗氧化、抗酸堿腐抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣蝕、耐高溫、絕緣本節(jié)內(nèi)容小結(jié)本節(jié)內(nèi)容小結(jié)：1.硅硅硅的存在硅的存在硅的化學(xué)性質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)硅的用途硅的用途2.SiO2二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)二氧化硅的用途二氧化硅的用途3.硅酸鹽及無機(jī)硅酸鹽材料硅酸鹽及無機(jī)硅酸鹽材料練習(xí)：練習(xí)：完成下列反應(yīng)方程式完成下列反應(yīng)方程式1、硅與氧氣、硅與氧氣2、高純硅的制取、高純硅的制取3、二氧化硅與氫氧化鈉的反應(yīng)、二氧化硅與氫氧化鈉的反應(yīng)4、二氧化硅與氫氟酸的反應(yīng)、二氧化硅與氫氟酸的反應(yīng)5、制取玻璃時(shí)的反應(yīng)、制取玻璃時(shí)的反應(yīng)隨堂訓(xùn)練：隨堂訓(xùn)練：1.下列說法正確的是：下