無機非金屬材料的主角硅

湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠程學(xué)校第四章非金屬及其化合物湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠程學(xué)校第一節(jié)無機非金屬材料的主角——硅你知道硅谷嗎？你知道硅谷嗎？高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū),電子技術(shù)研究中心,計算機生產(chǎn)的重要基地,位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端.你知道硅谷嗎？高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū),電子技術(shù)研究中心,計算機生產(chǎn)的重要基地,位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端.你知道硅谷嗎？高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū),電子技術(shù)研究中心,計算機生產(chǎn)的重要基地,位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端.Si元素在地殼中的含量排在第幾位？你知道嗎？湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠程學(xué)校錦繡中華主要成份：SiO2在地殼中硅的含量為26.3%，僅次于氧。硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼大部分的巖石、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，硅一直扮演著主要角色。第四章非金屬及其化合物思考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？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？正四價（+4價）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？正四價（+4價）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？思考3：比較碳、硅親合氧的能力。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？正四價（+4價）①碳、硅都是親氧元素。硅的親氧性強于碳的親氧性。②因此硅元素在自然界都是與氧的化合物的形態(tài)存在（二氧化硅、硅酸鹽）。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？思考3：比較碳、硅親合氧的能力。一、二氧化硅（P74頁）一、二氧化硅12（P74頁）一、二氧化硅12結(jié)晶形（P74頁）一、二氧化硅12結(jié)晶形無定形（P74頁）一、二氧化硅12結(jié)晶形無定形硅石（P74頁）晶體二氧化硅晶晶體二氧化硅無定形二氧化硅晶SiO2的結(jié)構(gòu)P74頁【科學(xué)視野】SiO2的結(jié)構(gòu)正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)硅氧原子比例：1:2沒有SiO2分子存在，只存在硅氧原子P74頁【科學(xué)視野】其性質(zhì)主要與結(jié)構(gòu)有關(guān)：

正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)SiO2的結(jié)構(gòu)正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)硅氧原子比例：1:2沒有SiO2分子存在，只存在硅氧原子P74頁【科學(xué)視野】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。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)纖維胃鏡用光導(dǎo)纖維做手術(shù)，不用開刀湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠程學(xué)校透過圖片思考:二氧化硅具有哪些物理性質(zhì)?化學(xué)穩(wěn)定性如何?你的根據(jù)是什么?SiO2的這些性質(zhì)是由什么決定的？不溶于水，熔沸點比較高，硬度比較大。1.物理性質(zhì)：一、二氧化硅思考：實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎？思考：實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎？防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。291一、二氧化硅2.化學(xué)性質(zhì)①是酸性氧化物一、二氧化硅2.化學(xué)性質(zhì)

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O①是酸性氧化物一、二氧化硅2.化學(xué)性質(zhì)

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O高溫①是酸性氧化物一、二氧化硅2.化學(xué)性質(zhì)②不能與水反應(yīng)

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O高溫①是酸性氧化物一、二氧化硅2.化學(xué)性質(zhì)玻璃花雕刻工藝和我們化學(xué)有什么關(guān)系？2.化學(xué)性質(zhì)一、二氧化硅③特性：（與氫氟酸反應(yīng)）玻璃花雕刻工藝和我們化學(xué)有什么關(guān)系？2.化學(xué)性質(zhì)一、二氧化硅③特性：（與氫氟酸反應(yīng)）玻璃花雕刻工藝和我們化學(xué)有什么關(guān)系？2.化學(xué)性質(zhì)一、二氧化硅③特性：（與氫氟酸反應(yīng)）玻璃花雕刻工藝和我們化學(xué)有什么關(guān)系？高溫電爐2.化學(xué)性質(zhì)一、二氧化硅③特性：（與氫氟酸反應(yīng)）玻璃花雕刻工藝和我們化學(xué)有什么關(guān)系？工業(yè)上用此反應(yīng)制備粗硅，這就是“從沙灘到用戶”！高溫電爐2.化學(xué)性質(zhì)一、二氧化硅287原子結(jié)構(gòu)問題：請寫出碳和硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖？最外層都是____個電子，既不易失去也不易得到電子，主要通過共用電子對的形式形成___價的化合物。___是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素，_____是構(gòu)成有機物的主要元素。硅是一種_____元素，在自然界中它總是與氧相互化合，硅主要以熔點很高的___________及___________的形式存在。4四硅碳親氧氧化物硅酸鹽物理性質(zhì)：__________、__________、___________?；瘜W(xué)性質(zhì)：熔點高硬度大不溶于水屬______氧化物，化學(xué)性質(zhì)________，除____酸外一般不與其它酸反應(yīng)，可與強堿反應(yīng)，也能與______________反應(yīng)生成鹽。酸性氫氟不活潑堿性氧化物SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O化學(xué)性質(zhì)酸性氧化物Ⅰ、與堿反應(yīng)Ⅱ、與堿性氧化物反應(yīng)SiO2＋CaO＝CaSiO3高溫特性：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用HF來刻蝕玻璃。④弱氧化性③特性：（與氫氟酸反應(yīng)）玻璃花雕刻工藝和我們化學(xué)有什么關(guān)系？工業(yè)上用此反應(yīng)制備粗硅，這就是“從沙灘到用戶”！高溫電爐2.化學(xué)性質(zhì)一、二氧化硅隨堂練習(xí)②③④⑤①二氧化硅_______b.氫氧化鈉溶液______硝酸銀晶體______d.氫氟酸__________濃硫酸_____________實驗室現(xiàn)提供下列試劑瓶,①細口磨口塞玻璃瓶②廣口瓶③細口橡皮塞玻璃瓶④棕色廣口瓶⑤細口塑料瓶，如果你是實驗室管理員,你將如何存放下列藥品?你的依據(jù)是什么?a.c.e.二氧化碳二氧化硅狀態(tài)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與水與堿與堿性氧化物與酸用途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應(yīng)SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O固態(tài)熔沸點低氣態(tài)熔沸點高、硬度大——

SiO2

＋4HF=SiF4↑＋2H2O

人工降雨，滅火等

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)及用途比較高溫探究實驗4-1二、硅酸現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式離子方程式3-5mL硅酸鈉溶液1-2滴酚酞稀鹽酸先后

現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式離子方程式Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓a、Na2SiO3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SiO32-+2H+==H2SiO3↓二、硅酸問題1：怎樣以石英(SiO2)為主要原料制取硅酸？硅酸的酸性比鹽酸弱，那么硅酸酸性與碳酸相比較如何呢？請你設(shè)計一個實驗論證你的推斷。問題2：可溶性硅酸鹽與CO2反應(yīng)生成不溶于水的硅酸Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓二、硅酸不溶于水、不穩(wěn)定、極弱酸(酸性比碳酸還弱）制法：SiO32-+2H+==H2SiO3↓SiO32-+H2O+CO2==H2SiO3↓+CO32-H2SiO3==SiO2+H2OH2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+H2O小結(jié)性質(zhì)：二、硅酸生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“硅膠”。常常用做干燥劑，也可做催化劑載體。用途二、硅酸硅酸(H2SiO3)干燥硅膠濕硅膠三、硅酸鹽放入蒸餾水現(xiàn)象結(jié)論放入Na2SiO3溶液硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一般都不溶于水。實驗4-21.硅酸鈉（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗稱為水玻璃，可制備硅膠、木材防火劑等三、硅酸鹽放入蒸餾水現(xiàn)象結(jié)論水份蒸發(fā)后燃燒放入Na2SiO3溶液水份蒸發(fā)后不燃燒硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一般都不溶于水。1.硅酸鈉（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗稱為水玻璃，可制備硅膠、木材防火劑等實驗4-2三、硅酸鹽放入蒸餾水現(xiàn)象結(jié)論水份蒸發(fā)后燃燒放入Na2SiO3溶液水份蒸發(fā)后不燃燒水份蒸發(fā)后，失去防火作用防火效果好用作防火劑硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一般都不溶于水。實驗4-21.硅酸鈉（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗稱為水玻璃，可制備硅膠、木材防火劑等小結(jié)練習(xí)：硅酸是一種溶解度______的____酸，只能通過_____________與_____反應(yīng)制取,制取的化學(xué)方程式：__________________________H2SiO3是一種膠體，濃度增大聚集成凝膠,硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到的多孔的硅酸干凝膠，稱為“________”常用作________及_______的載體。很小弱可溶性硅酸鹽酸Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl硅膠干燥劑催化劑最簡單的硅酸鹽，溶于水，其水溶液俗稱為__________________，可用于____________________等。水玻璃制備硅膠和木材防火劑Na2O·SiO2

CaO·3MgO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2CaO·Na2O·6SiO22.硅酸鹽組成表示三、硅酸鹽P77頁【資料卡片】Al2O3·2SiO2·2H2O

活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2O無機非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃2.硅酸鹽產(chǎn)品三、硅酸鹽無機非金屬材料傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃陶瓷：原料——黏土玻璃：原料——純堿、石灰石和石英；水泥：原料——黏土和石灰石；加適量石膏；2、硅酸鹽材料硅酸鹽產(chǎn)品簡介：產(chǎn)品主要原料主要設(shè)備反應(yīng)條件主要反應(yīng)或主要成分主要性質(zhì)水泥玻璃硅酸鹽產(chǎn)品簡介：產(chǎn)品主要原料主要設(shè)備反應(yīng)條件主要反應(yīng)或主要成分主要性質(zhì)水泥粘土、石灰石、(石膏)適量水泥回轉(zhuǎn)窯高溫硅酸三鈣：3CaO·SiO2硅酸二鈣：2CaO·SiO2鋁酸三鈣：3CaO·Al2O3水硬性玻璃純堿石灰石石英玻璃窯高溫碳化硅(金剛砂,SiC)：硬度大硅鋼：高導(dǎo)磁性硅橡膠：良好的彈性分子篩：吸附劑、催化劑傳統(tǒng)無機非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥新型無機非金屬材料：新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等高壓鈉燈透明氧化鋁陶瓷湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠程學(xué)校生物陶瓷應(yīng)用湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠程學(xué)校用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷做的發(fā)動機葉片湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠程學(xué)校四、硅單質(zhì)1.存在：硅有晶體硅和無定形硅兩種。2.物理性質(zhì)：晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(1410℃)和沸點都很高，硬度大。3.化學(xué)性質(zhì)：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。Si+O2===SiO24.制法SiO2+2C===Si+2CO↑高溫硅單質(zhì)四、硅單質(zhì)5、用途硅太陽能電池電腦的中央處理器(CPU)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，可以制造集成電路、晶體管、硅整流器、半導(dǎo)體器件。硅還可制成太陽能電池。小結(jié)練習(xí)1、存在：硅有_________和_______硅兩種。2、物理性質(zhì)：3、化學(xué)性質(zhì)：Si+O2===SiO2晶體硅無定形晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(1410℃)和沸點都很高，硬度大，灰黑色，是__________________材料。良好的半導(dǎo)體常溫下硅單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不活潑4、制?。篠iO2+2C