【公開課】硅酸鹽材料+晶體硅（課件）高一化學(xué)（人教版2019必修第二冊）

走進(jìn)奇妙的化學(xué)世界必修第二冊第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬第三節(jié)

無機(jī)非金屬材料材料按照化學(xué)組成和特性來分：無機(jī)非金屬材料金屬材料高分子材料：傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料塑料、合成橡膠、合成纖維材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類使用的材料除了金屬材料，還有無機(jī)非金屬材料等。你知道這些地標(biāo)性建筑用到了哪些材料嗎？從組成上來看，無機(jī)非金屬材料大多含硅、氧等元素，具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點(diǎn)，以及特殊的光學(xué)電學(xué)等性能。傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料多為硅酸鹽。硅氧四面體結(jié)構(gòu)具有特殊性，決定了大多數(shù)硅酸鹽材料具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第1課時(shí)硅酸鹽材料晶體硅PART01PART02通過閱讀和討論，了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料的生產(chǎn)原料、性能和主要用途，知道玻璃的主要成分，感受傳統(tǒng)硅酸鹽材料在城鄉(xiāng)建設(shè)中發(fā)揮的重要作用通過學(xué)習(xí)，了解晶體硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料的性能和用途，感受新型無機(jī)非金屬材料的奇特性能在高科技領(lǐng)域所發(fā)揮的重要作用，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣一、硅酸鹽概述☆物理性質(zhì)易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿，是一種無色黏稠的液體，黏性很強(qiáng)?！罨瘜W(xué)性質(zhì)硅酸鈉水溶液呈堿性，易吸收空氣中CO2而變質(zhì)Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3☆具體應(yīng)用①Na2SiO3溶液（水玻璃）——木材防火、黏膠劑等②制備硅酸：硅酸鹽硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱硅酸鹽是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)，一般都不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定最簡單的硅酸鹽—Na2SiO3普通玻璃Na2CaSi6O14石棉Mg3CaSi4O12黏土Al2Si2H4O9長石K2Al2Si6O16硅酸鹽的豐富性和復(fù)雜性知識拓展--硅酸鹽的表示方法e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539硅酸鹽礦物的成分復(fù)雜，多用氧化物的形式表示它們的組成，如：硅酸鈉（Na2SiO3）→Na2O·SiO2高嶺石（Al2H4Si2O9）→Al2O3·2SiO2·2H2O鉀云母（KH2Al3Si3O12）→K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O常見硅酸鹽材料e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539陶瓷玻璃水泥學(xué)習(xí)任務(wù)一傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料--硅酸鹽材料陶瓷陶瓷是以黏土（主要成分為含水的鋁硅酸鹽）為主要原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。目前仍應(yīng)用于廣泛的生產(chǎn)生活中，如：生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔器等。陶瓷原料：歷史：應(yīng)用：黏土(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)青花瓷、唐三彩生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等China反應(yīng)條件：高溫?zé)Y(jié)瓷都新石器時(shí)代就能燒制唐宋時(shí)期達(dá)到鼎盛：性質(zhì)

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。汝哥鈞定瓷器官玻璃e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539普通玻璃的主要成分為Na2SiO3、CaSiO3和SiO2,它是以純堿、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)變化而制得?？捎糜谏a(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器和各種器皿，還可制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料。含鉛的原料制造光學(xué)玻璃，透光性好、折射率高，用于制作眼睛、照相機(jī)、光學(xué)儀器的透鏡。加入硼酸鹽制造耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃，用于實(shí)驗(yàn)室所用玻璃儀器。加入金屬氧化物或鹽，制造彩色玻璃，用于建筑裝飾。FewWordsAboutOurCompanye7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539制造玻璃主要反應(yīng)玻璃原料：工業(yè)設(shè)備：應(yīng)用：純堿、石灰石和石英砂玻璃窯主要成分：生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿，制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料等Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反應(yīng)條件：高溫熔融SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑加入元素或物質(zhì)

玻璃特性

用途含鉛原料光學(xué)玻璃:透光性好,折射率高制造眼鏡、照相機(jī)和光學(xué)儀器的透鏡硼酸鹽耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化制造可用于實(shí)驗(yàn)室使用的玻璃儀器金屬氧化物或鹽彩色玻璃用于建筑和裝飾特種玻璃

（Co2O3、CuO）性能：玻璃無固定的熔沸點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)軟化。主要反應(yīng)：水泥CreativeteamCreativeteame7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539普通硅酸鹽水泥的生產(chǎn)以黏土和石灰石為主要原料。二者與其他輔料經(jīng)混合、研磨后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，加入適量的石膏調(diào)節(jié)水泥硬化速度，再研磨成細(xì)粉即可得到普通水泥。水泥、沙子、碎石、水混合可制得混凝土，大量用于建筑和水利工程。水泥原料：工業(yè)設(shè)備：黏土、石灰石、石膏水泥回轉(zhuǎn)窯混凝土：水泥、沙子和碎石等與水混合石膏的作用：條件：高溫煅燒調(diào)節(jié)水泥硬化速率水泥是一種非常重要的建筑材料。萬丈高樓平地起，穿針引線是水泥。2.關(guān)于水泥的認(rèn)識(1)水泥具有吸水性,在空氣中吸水發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化而失去了原有

的性質(zhì),因而變硬的水泥不能使用。(2)水泥不能抗酸的腐蝕是因?yàn)樗嗟某煞种杏刑妓猁},碳酸鹽與酸反應(yīng)會(huì)放

出CO2。水泥砂漿：水泥、沙子和水的混合物混凝土：水泥、沙子、碎石的混合物信息化時(shí)代的每一件高科技通訊設(shè)備都離不開一個(gè)小小的芯片，那么芯片是用什么材料制成的呢？學(xué)習(xí)任務(wù)二新型無機(jī)非金屬材料

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無機(jī)非金屬材料突破了傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，一系列新型無機(jī)非金屬材料相繼問世。高純度的含硅元素的材料：單晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光學(xué)和電學(xué)性能。含碳、氮等其他元素，在航天、能源和醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。Si硅硅在自然界主要以硅酸鹽（如地殼中的大多數(shù)礦物質(zhì)）和氧化物（如水晶、瑪瑙）的形式存在。自然界中不存在游離態(tài)的硅。通過下列圖片總結(jié)歸納出硅元素在自然界中的存在形式思考交流SiSi元素游離態(tài)游離態(tài)和化合態(tài)化合態(tài)存在形態(tài)?OSi親氧元素硅是一種親氧元素,在自然界中它總是與氧相互化合的，因此硅都以化合態(tài)存在于自然界，主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在。Creativeteame7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539瑪瑙水晶單質(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種（單質(zhì)硅的兩種形態(tài)）硅的氧化物和硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤，約占地殼總量的90%以上。高嶺石硅e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539硅是良好的，且用于最為廣泛的半導(dǎo)體材料硅e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539金剛石外觀形態(tài)金剛石內(nèi)部碳原子排列情況高純硅外觀形態(tài)硅晶體內(nèi)部硅原子排列情況金剛石的物理性質(zhì)：硬度

，質(zhì)地

，熔點(diǎn)

。大脆高晶體硅的物理性質(zhì)：硬度

，質(zhì)地

，熔點(diǎn)

。大脆高（1410℃）晶體硅呈灰黑色，有金屬光澤,是良好的半導(dǎo)體材料。硅的化學(xué)性質(zhì)在常溫下只能與氟氣(F2)、HF、氫氧化鈉反應(yīng)，加熱時(shí)能與氧氣、氯氣反應(yīng)。①穩(wěn)定性：常溫下三反應(yīng)Si+2F2==SiF4Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑Si+4HF==SiF4↑+2H2↑(與唯一酸反應(yīng))②還原性：加熱(高溫)三反應(yīng)加熱Si+Cl2==SiCl4加熱Si+O2==SiO2高溫Si+C==SiC(金剛砂)高純硅的制備

工業(yè)上制備高純硅，一般需要先制得純度為98%左右的粗硅，再以其為原料制備高純硅。例如，可以將粗硅轉(zhuǎn)化為三氯硅烷(SiHCl3)，再經(jīng)氫氣還原得到高純硅。如何制備高純度的硅？工業(yè)上用焦炭還原石英砂可知制得含有少量雜質(zhì)的粗硅⑴SiO2+2C==Si+2CO↑(粗硅)高溫