第四章《第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅》共兩課時(shí)(全)課件

第四章非金屬及其化合物第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角

——硅第一課時(shí)硅元素(silicon)在地殼中的含量氧48.6%硅26.3%鋁7.73%鐵4.75%鈣3.45%鈉2.74%鉀2.47%鎂2.00%氫0.16%其他1.20%硅26.3%1.存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)

分布：自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。一、硅單質(zhì)思考1：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)與它相同？？Si最外層電子數(shù)是4，碳也是。思考2：碳、硅原子主要顯幾價(jià)？正四價(jià)（+4價(jià)）2.結(jié)構(gòu)+142844.化學(xué)性質(zhì)（1）在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，只與HF，F(xiàn)2

和強(qiáng)堿反應(yīng)Si+2F2==SiF4

Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑5.用途

晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料硅太陽(yáng)能電池利用硅的半導(dǎo)體性能，制成光電池，將光能轉(zhuǎn)化為電能。電腦的中央處理器（CPU）硅芯片的使用，使計(jì)算機(jī)的體積已縮小到筆記本一樣大小了。大規(guī)模集成電路硅的用途非常廣泛，可用來(lái)制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件，還可以制太陽(yáng)能電池，制鋁合金、鐵合金等多種合金。硅芯片

在美國(guó)舊金山，有個(gè)最大的高科技工業(yè)園區(qū)，稱之為“硅谷”，它是現(xiàn)代電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)發(fā)展的基地。這說(shuō)明硅在電子工業(yè)革命中起著非常重要作用。以硅為基礎(chǔ)而制成的晶體管是計(jì)算機(jī)的心臟。

硅在電子工業(yè)中重要作用二氧化硅(SiO2)

二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石。是一種堅(jiān)硬難熔的固體。硅石硅礦山二、二氧化硅1.二氧化硅的存在硅石(天然)無(wú)定形（硅藻土、沙子）結(jié)晶形（石英、水晶、瑪瑙）二、二氧化硅水晶晶體二氧化硅瑪瑙瑪瑙SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖2.二氧化硅的結(jié)構(gòu).SiO2原子晶體SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖SiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定。每個(gè)Si周圍有4個(gè)O原子，每個(gè)O周圍有2個(gè)Si原子

熔點(diǎn)高、硬度大、不溶于水的堅(jiān)硬固體3.二氧化硅物理性質(zhì)4.二氧化硅化學(xué)性質(zhì)②不能與水反應(yīng)（與CO2不同）SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO===CaSiO3

高溫①是酸性氧化物（與堿、堿性氧化物反應(yīng)）SiO2+2OH—==SiO3

2-+H2O④不與酸反應(yīng)（除氫氟酸以外）SiO2+4HF==SiF4

+2H2O③在高溫下與碳酸鹽的反應(yīng)（生產(chǎn)玻璃主要反應(yīng)）SiO2+Na2CO3===CO2

+Na2SiO3高溫SiO2+CaCO3===CO2

+CaSiO3高溫玻璃花雕刻工藝和我們化學(xué)有什么深厚的合作關(guān)系？④弱的氧化性SiO2+2C==Si+2CO高溫實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)提供下列試劑瓶,①細(xì)口磨口塞玻璃瓶②廣口瓶③細(xì)口橡皮塞玻璃瓶④棕色廣口瓶⑤細(xì)口塑料瓶，如何存放下列藥品?依據(jù)是什么?a.二氧化硅__b.氫氧化鈉溶液c.硝酸銀晶體__d.氫氟酸_e.濃硫酸__②③④⑤①高溫高溫高溫5、二氧化硅的用途由于SiO2具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能加上SiO2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。光學(xué)纖維胃鏡

石英制品水晶石英、瑪瑙二氧化硅用來(lái)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(hào)的玻璃絲。制造光導(dǎo)纖維的材料就是二氧化硅。光導(dǎo)纖維主要用于通訊、傳感、測(cè)量等，光纖通訊的優(yōu)點(diǎn)就是通信容量大，一對(duì)光纖上可同時(shí)傳送3萬(wàn)門電話。

作業(yè)：練習(xí)冊(cè)54/1、2、3、4、5、6、755/1、2、3、5、6、7、12、56/15、16、17三、硅酸(H2SiO3)

1.物理性質(zhì)：白色膠狀物，在水中溶解度很小，常形成膠體2.用途：常用作干燥劑，催化劑的載體

硅膠多孔，吸水力強(qiáng)，所以可做干燥劑。加入氯化鈷的硅膠吸水后由藍(lán)色變成粉紅色，稱為“變色硅膠”硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成干膠，稱為“硅膠”。

干燥硅膠

濕硅膠3.硅酸的制備~實(shí)驗(yàn)4-1原理：強(qiáng)酸制弱酸

Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓4.硅酸的化學(xué)性質(zhì)

（1）不穩(wěn)定性加熱H2SiO3===H2O+SiO2（2）弱酸性

①H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3②Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓

結(jié)論：酸性:HCl＞H2CO3﹥H2SiO3向Na2SiO3中通入過(guò)量CO2的化學(xué)方程式Na2SiO3+2H2O+2CO2==2NaHCO3+H2SiO3↓1、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是（）A.溶解性：CO2<SiO2

B.酸性：H2SiO3>H2CO3C.熔點(diǎn)：SiO2>CO2（干冰）D.硬度：SiO2<CO2

C

2、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來(lái)盛裝的是（）A.燒堿溶液B.濃硫酸C.氫氟酸D.碳酸鈉溶液

C3、要除去SiO2中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（）A.純堿溶液B鹽酸C硫酸D苛性鈉溶液B四、硅酸鹽2.物理性質(zhì)：硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固態(tài)化合物，一般都不溶于水。Na2SiO3、K2SiO3（NH4）2SiO3溶于水1.含義：硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱

3.硅酸鹽的表示方法：①化學(xué)式法：②氧化物法：活潑金屬氧化物+較活潑金屬氧化物+SiO2+H2O硅酸鈉：Na2SiO3硅酸鈣：CaSiO3硅酸鈉：Na2O·

SiO2硅酸鈣：CaO·SiO2高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3

·

2SiO2·2H2O鎂橄欖石：Mg2SiO4→2MgO·SiO2鈣長(zhǎng)石：CaAl2Si2O8CaO·

Al2O3

·

2SiO2

水泥：3CaO

·SiO2·

2CaO·SiO2

玻璃：Na2O

·CaO·

6SiO2(1).其水溶液俗稱為水玻璃(2).硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕，可用作木材防火劑、防腐劑等。4.硅酸鈉（Na2SiO3）----最簡(jiǎn)單的硅酸鹽關(guān)于硅酸鹽說(shuō)明：1.除硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸銨以外均難溶于水2.硅酸鈉是常見的可溶性硅酸鹽之一，俗稱泡花堿；它的水溶液俗稱水玻璃，是一種粘合劑；硅酸和二氧化硅的制備：[水玻璃可保存玻璃瓶中,但不能使用玻璃塞,要用橡膠塞]較強(qiáng)酸和可溶性硅酸鹽反應(yīng)制硅酸2HCl+Na2SiO3+H2O==H4SiO4↓+2NaClH4SiO4H2SiO3SiO2常溫分解受熱分解無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃四、硅酸鹽工業(yè)t

水泥是一種非常重要的建筑材料。萬(wàn)丈高樓平地起，穿針引線是水泥。(1)生產(chǎn)過(guò)程：兩磨、一燒。研磨→煅燒→再磨成細(xì)粉硅酸三鈣(3CaO·SiO2)硅酸二鈣(2CaO·SiO2)混合物鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)(2)普通硅酸鹽水泥的成分：

1、水泥(4)混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。

(3)水泥砂漿:水泥、沙子和水的混合物——建筑黏合劑。2、玻璃：⑵生產(chǎn)過(guò)程：純堿、石灰石和石英。

Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑高溫

高溫⑴玻璃的生產(chǎn)原料：⑶普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2組成的混合物?；騈a2O·CaO·6SiO2玻璃無(wú)固定的熔沸點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)軟化。⑷玻璃的性能：3、陶瓷：

陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優(yōu)點(diǎn)，因此，陶瓷制品一直為人們所喜愛。家用陶瓷江蘇宜興，有陶都之稱。瓷器是中華文明的象征。在許多拉丁語(yǔ)系國(guó)家中，“瓷器”和“中國(guó)”都以“CHINA”用同一字母拼音表示。江西景德鎮(zhèn)。

江西景德鎮(zhèn)所燒制的薄胎瓷器被譽(yù)為：“潔如玉、明如鏡、薄如紙、聲如罄。”

我國(guó)素有“瓷都”之稱的地方江西景德鎮(zhèn)所燒制的瓷器傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥新型無(wú)機(jī)非金屬材料：新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等新型無(wú)機(jī)非金屬材料：1、新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特征：（1）耐高溫、強(qiáng)度高；（2）具有電學(xué)性質(zhì)；（3）具有光學(xué)性質(zhì)；（4）具有生物功能；2、結(jié)構(gòu)材料——高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：(1)氧化鋁陶瓷(人造剛玉)：氧化鋁透明陶瓷管氧化鋁陶瓷制品

高壓鈉燈的燈管就是用氧化鋁陶瓷制作的。高壓鈉燈是發(fā)光效率很高的一種電光源，光色金白，在它的燈光下看物清晰，不刺眼。平均壽命長(zhǎng)達(dá)1萬(wàn)小時(shí)～2萬(wàn)小時(shí)，比高壓汞燈壽命長(zhǎng)2倍，是白熾燈壽命的10倍，是目前壽命最長(zhǎng)的燈。高壓鈉燈透明氧化鋁陶瓷注：鈉蒸氣放電發(fā)光問(wèn)題早在1950年就得以解決，由于沒有一種能抵御高溫鈉蒸氣（1400℃）強(qiáng)烈腐蝕的特殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高壓鈉燈。用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷做的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片1.下列物質(zhì)中屬于純凈物的是(