第4章第1节无机非金属材料的主角—硅.ppt

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1、水晶水晶美国的硅谷美国的硅谷 位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊，圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长48公里，宽16公里的长条形地带上。由于它集中了全世界90以上的著名半导体公司（思科、英特尔、惠普、朗讯、苹果），而半导体的而半导体的基本元件是硅片基本元件是硅片，所以该地区被称为“硅谷”。该地区客观上成为美国高新技术的摇篮，现在硅谷已成为世界各国半导体工业聚集区的代名词。也是高新科技的象征。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四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物1 1、了解了解SiO2、H2SiO3的主要性质。的主要性质。2 2、认识认识SiO2、H2Si

2、O3的广泛用途的广泛用途,体会化学的创造体会化学的创造性和实用性。性和实用性。硅在地壳中的含量仅次于硅在地壳中的含量仅次于 占占26.3%26.3%。自然界中它容易与化合，是一种亲元素。自然界中它容易与化合，是一种亲元素。氧氧氧氧氧氧1.1.硅的存在硅的存在半导体半导体材料材料组成的主要物质组成的主要物质主要化合价主要化合价原子结构示意图原子结构示意图 硅硅 碳碳氧化物氧化物 硅酸盐硅酸盐石灰岩石灰岩 碳酸盐碳酸盐碳的氧化物碳的氧化物 有机物有机物+4+4+2 +4+2 +4+14+142 28 84 4+6+62 24 42.2.碳和硅元素的比较碳和硅元素的比较归纳：归纳：硅元素在氧化气氛包

3、围的地球上，硅主要以硅元素在氧化气氛包围的地球上，硅主要以SiO2 及硅及硅酸盐形式存在。酸盐形式存在。结晶形（石英晶体）结晶形（石英晶体）无定形无定形硅藻土硅藻土玛瑙玛瑙天天然然的的 SiO2 硅硅石石一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（、二氧化硅（SiO2）（）二氧化硅的存在（）二氧化硅的存在水晶水晶水晶水晶玛瑙玛瑙SiO科学视野（2 2）二氧化硅的结构）二氧化硅的结构正四面体结构正四面体结构SiOSiO2是是正四面体正四面体的空间网状结构，因此性的空间网状结构，因此性质很稳定，其中硅氧比例：质很稳定，其中硅氧比例：1 1：2 2 光导纤维光导纤维石英：耐高温化学仪器、石英电

4、子表、石英钟石英：耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、高级水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、高级 工艺品和眼镜片工艺品和眼镜片玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品（3 3）二氧化硅的）二氧化硅的用途用途石英研钵石英研钵光导纤维光导纤维（3 3）二氧化硅的用途）二氧化硅的用途坩埚坩埚紫色水晶簇紫色水晶簇根据根据SiO2的存在和用途的存在和用途,请你分析以下问题请你分析以下问题:SiO2具有哪具有哪些物理性质些物理性质?化学稳定性如何化学稳定性如何?将你的认识写在下面的将你的认识写在下面的横线上横线上,并与同学交流。并与同学交

5、流。物理性质物理性质:_:_化学稳定性化学稳定性:_:_不溶与水不溶与水 硬度大硬度大 熔点高熔点高很稳定很稳定回忆回忆CO2的性质并写出相关的化学方程式的性质并写出相关的化学方程式与水：与水：CO2+H2O H2CO3与碱：与碱：CO2+2NaOH Na2CO3+H2O与碱性氧化物：与碱性氧化物：CO2+CaO CaCO3（）（）SiO2的化学性质的化学性质:酸性氧化物酸性氧化物 SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O实验室盛装实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有SiO2）为何为何NaOH

6、溶液又可以用玻璃试剂瓶盛装呢？溶液又可以用玻璃试剂瓶盛装呢？离子方程式：离子方程式：SiO2+2OH-=SiO32-+H2O 特性特性SiO2 4HF=SiF4 2H2O （此反应常用于在玻璃上雕刻花纹，（此反应常用于在玻璃上雕刻花纹，量器上雕刻刻度等量器上雕刻刻度等 ）实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？二氧化硅与二氧化碳比较二氧化硅与二氧化碳比较比较项目比较项目二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳色色态、熔沸点态、熔沸点硬度、溶解度硬度、溶解度与碱与碱反应反应与与碱性氧化物碱性氧化物反应反应与与氢氟酸反应氢氟酸反应无色固体、高无色固体、高无色气体、低无色气体、低

7、大、难溶大、难溶（干冰）小、可溶（干冰）小、可溶于水于水SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+CaO=高温高温=CaSiO3CO2+CaO CaCO3SiO2+4HF=SiF4+2H2O 2、硅酸（、硅酸（H2SiO3）滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液由红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产生。由红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产生。a、Na2SiO3溶液呈碱性；溶液呈碱性；b、可溶性硅酸盐与盐酸、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的白色凝胶硅酸。反应生成不溶于水的白色凝胶硅酸。(1)(

8、1)制取制取 Na2SiO3+2HCl=2NaCl +H2SiO3（胶体）（胶体）思考思考:分析以上制取分析以上制取原理，若将原理，若将CO2通入通入 Na2SiO3溶液中有何现象溶液中有何现象?(温馨提示温馨提示:碳酸的酸性强于硅酸的酸性碳酸的酸性强于硅酸的酸性)CO2+H2O+Na2SiO3=H2SiO3(胶体胶体)+Na2CO3(较强酸制较弱酸较强酸制较弱酸)生成的硅酸逐渐聚合而生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干燥脱水形成硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为就形成硅酸干胶，称为“硅硅胶胶”。常常用做干燥剂。也。常常用做干燥剂。也可用做催化剂的载体。可用做催化剂的载体。（2 2）用

9、途）用途SiO2SiF4Na2SiO3H2SiO3CaSiO3Si1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具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（有的性质（）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.可与烧碱反应生成盐可与烧碱反应生成盐 D.坚硬坚硬2.赏心悦目的花瓶图案是用下列物质的一种对玻璃进行刻赏心悦目的花瓶图案是用下列物质的一种对玻璃进行刻蚀而形成的蚀而形成的,这种物质是（这种物质是（）A.盐酸盐酸 B.氢氟酸氢氟酸 C.烧碱烧碱 D.纯碱纯碱 BB4.下列物下列物质质的的变变化，不能通化，不能通过过一步化学反一步化学反应应完成

10、的完成的是（是（）A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3 C.Na2ONa2CO3 D.SiO2H2SiO3D 3要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是()A.纯碱溶液 B.盐酸 C.硫酸 D.苛性钠溶液B5 5下列反下列反应应能能说说明二氧化硅是酸性氧化物的是明二氧化硅是酸性氧化物的是()ASiO2+2C=Si+2COBSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCSiO2+4HF=SiF4+2H2ODSiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2B6.硅酸的工硅酸的工业业制法是制法是:将稀将稀释释好的硅酸好的硅酸钠钠和硫酸反和硫酸反应应生生成水凝胶成水凝胶,经经水洗干燥

11、得成品。有关的化学方程式是水洗干燥得成品。有关的化学方程式是 。Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3（胶体）（胶体）二、硅酸盐二、硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定1 1、最简单的硅酸盐：硅酸钠（、最简单的硅酸盐：硅酸钠（NaNa2 2SiOSiO3 3)其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原 料。还可以作为矿物胶。料。还可以作为矿物胶。硅酸盐是由硅、氧和金属元素硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成组成的化合物的总称。的化合物的总称。实验实验4-24-2 放入蒸馏水放入蒸馏水

12、放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易燃烧当水分蒸发后不易燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火（制备木材防火剂的原料）（制备木材防火剂的原料）硅酸盐的丰富性和多样性（阅读课本）硅酸盐的丰富性和多样性（阅读课本）科学视野例如：例如：Na2SiO3:Al2(Si2O5)(OH)4：Ca(Al2Si3O10)3H2O：3 3、硅酸盐组成的表示：、硅酸盐组成的表示：硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示。氧化硅和金属氧化物的组合形式表示。CaOAl2O33SiO23H2O（活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水）（活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水）Na2OSiO2Al2O32SiO22H2O