第一节-无机非金属材料的主角——硅.ppt

第四章 非金属及其化合物第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角 硅硅第一课时第一课时1硅元素硅元素(silicon)(silicon)在地壳中的含量在地壳中的含量氧氧48.6%硅硅26.3%铝铝7.73%铁铁4.75%钙钙3.45%钠钠2.74%钾钾2.47%镁镁2.00%氢氢0.16%其他其他1.20%硅硅26.3%2 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的占地壳总量的90%90%以上。以上。31、存在：没有游离态，只有化合态、存在：没有游离态，只有化合态2、分布：自然界中分布广泛，在地、分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。矿物和岩石的基本元素。一、硅单质一、硅单质4SiSi最外层电子数是最外层电子数是4 4，碳也是。，碳也是。思考思考2 2：碳、硅原子主要显几价？：碳、硅原子主要显几价？正四价（正四价（+4+4价）价）思考思考1 1：硅原子最外层电子数是多少？：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？它相同？+142 8 43、原子结构、原子结构564.4.物理性质物理性质结构类似金刚石，为硬结构类似金刚石，为硬而脆的灰黑色固体而脆的灰黑色固体,熔熔点高点高,硬度大。硬度大。75.5.用途用途 晶体硅的导电性介于晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间导体和绝缘体之间,是良好的是良好的半半导体材料导体材料,硅是信息技术的关键硅是信息技术的关键材料材料硅太阳能电池硅太阳能电池利用硅的半导体利用硅的半导体性能，制成光电性能，制成光电池池 ，将光能转化，将光能转化为电能。为电能。86 6、硅的工业制法、硅的工业制法 ：粗硅：粗硅：纯硅：纯硅：2C+SiO2=Si+2CO高温高温Si+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si+4HCl高温高温9太阳能电池10电脑的中央处理器（电脑的中央处理器（CPU）硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔记本一样大小了。记本一样大小了。11大规模集成电路1213硅的用途非常广泛，可用来制造集硅的用途非常广泛，可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制太阳能电池，制体器件，还可以制太阳能电池，制铝合金、铁合金等多种合金。铝合金、铁合金等多种合金。硅硅芯芯片片14 在在美美国国旧旧金金山山，有有个个最最大大的的高高科科技技工工业业园园区区，称称之之为为“硅硅谷谷”，它它是是现现代代电电子子工工业业和和计计算算机机发发展展的的基基地地。这这说说明明硅硅在在电电子子工工业业革革命命中中起起着着非非常常重重要要作作用用。以以硅硅为为基基础础而而制成的晶体管是计算机的心脏。制成的晶体管是计算机的心脏。硅在硅在电子工业电子工业中重要作用中重要作用15二氧化硅二氧化硅(SiO2)二氧化硅广泛存二氧化硅广泛存在于自然界中，与其在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩他矿物共同构成了岩石。是一种坚硬难熔石。是一种坚硬难熔的固体。的固体。硅石硅矿山161.二氧化硅的存在二氧化硅的存在二、二氧化硅二、二氧化硅二氧化硅二氧化硅晶体晶体(石英石英)水晶水晶玛瑙玛瑙硅石硅石(天然天然)结晶形结晶形无定形无定形17水晶水晶晶晶体体二二氧氧化化硅硅18玛玛 瑙瑙玛瑙玛瑙19无无定定形形二二氧氧化化硅硅20SiO2.二氧化硅的结构二氧化硅的结构.SiO2原子晶体原子晶体21SiOSiO2是正四面体的空间网状结构，是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定因此性质很稳定 22坚硬难熔的固体，坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，熔沸点比较高，不溶于水，不溶于水，硬度比较大。硬度比较大。3.二氧化硅二氧化硅物理性质物理性质23实验室盛装实验室盛装NaOH溶液溶液的试剂瓶用橡皮塞而不的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什用玻璃塞，你知道为什么吗？么吗？防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2与与NaOH溶液反应生成粘稠的溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。使瓶塞和瓶口粘在一起。244.二氧化硅二氧化硅化学性质化学性质 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3 高温高温 是酸性氧化物是酸性氧化物SiO2+2OH=SiO3 2-+H2O25不与酸反应（除氢氟酸以外）不与酸反应（除氢氟酸以外）SiO2+4HF=SiF4 +2H2O玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？厚的合作关系？特殊性：特殊性：不能与水反应不能与水反应26第四章 非金属及其化合物第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角 硅硅第二课时第二课时27练习：练习：1地壳中含量第一和第二的两种元素地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是所形成的化合物不具有的性质是A熔点很高熔点很高 B与水反应生成对应的酸与水反应生成对应的酸C坚硬坚硬 D可与烧碱反应生成盐可与烧碱反应生成盐 2下列物质中，主要成分不是下列物质中，主要成分不是SiO2的是的是A金刚砂金刚砂 B玛瑙玛瑙 C水晶水晶 D石英石英BA()()283 3、实验室现提供下列试剂瓶、实验室现提供下列试剂瓶,细口磨口塞玻璃瓶细口磨口塞玻璃瓶广口瓶广口瓶细口橡皮塞玻璃瓶细口橡皮塞玻璃瓶棕色广口瓶棕色广口瓶细口塑料瓶，细口塑料瓶，如何存放下列药品如何存放下列药品?依据是什么依据是什么?a.a.二氧化硅二氧化硅_b._b.氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液c.硝酸银晶体硝酸银晶体_ d._ d.氢氟酸氢氟酸_ _e.e.浓硫酸浓硫酸_291.二氧化硅的存在二氧化硅的存在二、二氧化硅二、二氧化硅2.二氧化硅的结构二氧化硅的结构.3.二氧化硅二氧化硅物理性质物理性质4.二氧化硅二氧化硅化学性质化学性质30SiO2的化学性质（很不活泼）的化学性质（很不活泼）2.特性特性 与与HF的反应的反应 SiO2 4HF=SiF4 2H2O*用途：雕刻玻璃用途：雕刻玻璃1.酸性氧化物酸性氧化物与碱性氧化物反与碱性氧化物反应应生成盐生成盐 SiO2 CaO=CaSiO3 与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水 SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O 硅酸硅酸钠钠高温高温高温高温31二氧化硅(SiO2)二氧化(CO2)物理性质 熔沸点高、硬度大熔沸点低硬度小与水反应 不反应CO2+H2O=H2CO3与碱反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2O与碱性氧化物反应SiO2+CaO=Ca SiO3CO2+Na2O=Na2CO3与酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O 不反应与碳反应SiO2+2C=Si+2COCO2+C=2CO高温高温高温高温高温高温325 5、二氧化硅的用途、二氧化硅的用途由由于于SiO2具具有有优优良良的的物物理理化化学学性性能能加加上上SiO2在在自自然然界界的的广广泛泛存存在在，因因此此从从古到今都被人类广泛地应用。古到今都被人类广泛地应用。33光光学学纤纤维维胃胃镜镜34 石石 英英 制制 品品3536水晶水晶石英、玛瑙石英、玛瑙37二氧化硅用来制光导纤维二氧化硅用来制光导纤维 光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大，通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大，一对光纤上可同时传送一对光纤上可同时传送3 3万门电话。万门电话。38 现象现象 结论结论 反应式反应式 76实验实验观观观观察察察察现现现现象并填写下表象并填写下表象并填写下表象并填写下表滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成色消失，并有透明胶状物质生成色消失，并有透明胶状物质生成色消失，并有透明胶状物质生成NaNa2 2SiOSiO3 3溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成了了了了HH2 2SiOSiO3 3NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=H+2HCl=H2 2SiOSiO3 3 +2NaCl+2NaCl三三.硅酸硅酸(H2SiO3)1、制备、制备:可溶性硅酸盐（如可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应与酸反应39（1）硅酸的制备硅酸的制备Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（2）硅酸的性质硅酸的性质物理物理性质性质:白色白色,胶状胶状,不溶于水的物不溶于水的物化学化学性质性质:弱酸性弱酸性酸性比碳酸弱酸性比碳酸弱.H2SiO3+2NaOH=2 H2O+Na2SiO3不稳定性不稳定性H2SiO3=H2O+SiO2加热加热Na2SiO3 +H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3（3）用途：可作干燥剂和催化剂的载体）用途：可作干燥剂和催化剂的载体40四、硅酸盐四、硅酸盐硅酸盐结构复杂的固态化合物，硅酸盐结构复杂的固态化合物，一般都不溶于水。一般都不溶于水。1.含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称组成的化合物的总称 41 2.硅酸盐的表示方法：硅酸盐的表示方法：化学式法：化学式法：氧化物法：氧化物法：硅酸钠硅酸钠：Na2SiO3硅酸钙硅酸钙：CaSiO3硅酸钠硅酸钠：Na2O SiO2硅酸钙硅酸钙：CaO SiO242高岭石：高岭石：Al2O3 2SiO2 2H2O石棉：石棉：CaO 3MgO 4SiO2 沸石：沸石：Na2 O Al2O3 3SiO2 2H2O云母：云母：K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O长石：长石：K2O Al2O3 6SiO2 水泥：水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2 玻璃：玻璃：Na2 O CaO 6SiO2粘土：粘土：Al2O3 2SiO2 2H2O43t t441.下列物质中属于纯净物的是下列物质中属于纯净物的是()A.Na2CO310H2O B.水泥水泥 C.纯净的盐酸纯净的盐酸 D.普通玻璃普通玻璃3.下列物质有固定熔点的是（）下列物质有固定熔点的是（）A.水泥水泥 B.玻璃玻璃C.Na2OSiO2 D.水玻璃水玻璃 2.下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.酸均不能与酸性氧化物反应酸均不能与酸性氧化物反应B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同ABDC45第四章 非金属及其化合物第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角 硅硅第三课时第三课时461要除去要除去SiO2中混有的少量中混有的少量CaO杂质，最杂质，最适宜的试剂是适宜的试剂是 A纯碱溶液纯碱溶液 B盐酸盐酸 C硫酸硫酸 D苛性钠溶液苛性钠溶液2在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是反应的是焦炭焦炭 纯碱纯碱 碳酸钙碳酸钙 氢氟酸氢氟酸 浓硝酸浓硝酸烧碱溶液烧碱溶液 氧化钙氧化钙氮气氮气A B C D课堂小测课堂小测473将过量的将过量的CO2分别通入分别通入 CaCl2溶液；溶液；Na2SiO3溶液；溶液；Ca(OH)2溶液；溶液；饱和饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是析出的是A B C D 4、高岭土是制造瓷器的主要原料，其组成高岭土是制造瓷器的主要原料，其组成可以表示为可以表示为Al2Si2Ox(OH)y。其中。其中x、y的数的数值分别是值分别是A7、2 B5、4 C6、3 D3、6485下列表述正确的是（下列表述正确的是（）A人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是料，主要成分是SiO2B在医疗上碳酸钠可用于治疗胃酸过多在医疗上碳酸钠可用于治疗胃酸过多C用于现代通讯的光导纤维的主要成分是用于现代通讯的光导纤维的主要成分是高纯度的硅高纯度的硅D分散系中分散质粒子的直径：分散系中分散质粒子的直径：Fe(OH)3 悬浊液悬浊液Fe(OH)3 胶体胶体FeCl3 溶液溶液496.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.二氧化硅溶于水显酸性二氧化硅溶于水显酸性B.二氧化碳通入水玻璃二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3的水溶的水溶液液)可以得到原硅酸可以得到原硅酸.C.因为高温时因为高温时,二氧化硅与碳酸钠反应放二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强所以硅酸的酸性比碳酸强.D.二氧化硅是酸性氧化物二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何它不溶于任何酸酸7用纯净的石英砂与烧碱溶液反应可以制用纯净的石英砂与烧碱溶液反应可以制得水玻璃；将二氧化碳通入水玻璃中可制得水玻璃；将二氧化碳通入水玻璃中可制得透明胶状物。请写出反应的化学方程式得透明胶状物。请写出反应的化学方程式及离子方程式。及离子方程式。50最简单的硅酸盐是硅酸钠最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），），其其水溶液水溶液俗称为水玻璃，俗称为水玻璃，硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，可用作肥皂填料、木材防火剂等可用作肥皂填料、木材防火剂等 。3.3.硅酸钠硅酸钠（Na2SiO3）51关于硅酸盐说明：关于硅酸盐说明：1.1.除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水2.2.硅酸钠是常见的可溶性硅酸盐之一，俗硅酸钠是常见的可溶性硅酸盐之一，俗称称泡花碱泡花碱；它的水溶液俗称；它的水溶液俗称水玻璃水玻璃，是一，是一种粘合剂；种粘合剂；硅酸和二氧化硅的制备：硅酸和二氧化硅的制备：水玻璃可保存玻璃瓶中水玻璃可保存玻璃瓶中,但不能使用玻璃塞但不能使用玻璃塞,要用橡胶塞要用橡胶塞 较强酸和可溶性硅酸盐反应制硅酸较强酸和可溶性硅酸盐反应制硅酸2HCl+Na2HCl+Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O=HO=H4 4SiOSiO4 4+2NaCl+2NaClH H4 4SiOSiO4 4 H H2 2SiOSiO3 3 SiO SiO2 2常温分解受热分解52无无机机非非金金属属材材料料硅硅酸酸盐盐产产品品陶瓷陶瓷水泥水泥玻璃玻璃五、硅酸盐工业五、硅酸盐工业53