《无机非金属材料的主角---硅》.ppt

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1、在美国加利福利亚洲有一个规模宏大的高科技工业在美国加利福利亚洲有一个规模宏大的高科技工业园区，是美国电子技术研究中心和计算机生产重园区，是美国电子技术研究中心和计算机生产重要基地，那就是家喻户晓的要基地，那就是家喻户晓的“硅谷硅谷”。2020世纪世纪6060年代以来，苹果电脑公司带动了其他企业，是硅年代以来，苹果电脑公司带动了其他企业，是硅谷迅速发展，高技术企业越有谷迅速发展，高技术企业越有26002600家。家。9090年代以年代以后成为美国多媒体产业的发源地。后成为美国多媒体产业的发源地。人们之所以用硅来作为高科技的代名词，是因为人们之所以用硅来作为高科技的代名词，是因为它在电子工业及材料

2、科学中起到了极其重要的作它在电子工业及材料科学中起到了极其重要的作用用-计算机的芯片、传导电话的光缆、玻璃、计算机的芯片、传导电话的光缆、玻璃、陶瓷、水泥等。陶瓷、水泥等。提问：提问：你能想象得出它们都是以硅或硅的化合物为你能想象得出它们都是以硅或硅的化合物为材料制成的吗？材料制成的吗？一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸提问：提问：我们经常说结构决定性质，那么硅的我们经常说结构决定性质，那么硅的性质与它的结构有什么联系呢？性质与它的结构有什么联系呢？引导学生根据周期表画出引导学生根据周期表画出C、Si原子结构示意图，原子结构示意图，从晶体的外在结构引入硅的结构及其硅晶体结构从晶体的外在结构引

3、入硅的结构及其硅晶体结构平面。在地球上硅主要是以熔点很高的氧化物及平面。在地球上硅主要是以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在；而碳主要形成石灰岩和碳酸盐硅酸盐形式存在；而碳主要形成石灰岩和碳酸盐矿物，碳的氧化物二氧化碳通过光合作用进入以矿物，碳的氧化物二氧化碳通过光合作用进入以碳为骨架的有机世界。二氧化硅与二氧化碳的性碳为骨架的有机世界。二氧化硅与二氧化碳的性质有明显差别，其根本原因在于它们的空间结构质有明显差别，其根本原因在于它们的空间结构不同。不同。提问：提问：硅的含氧化合物中还有谁？硅的含氧化合物中还有谁？性质又是什么性质又是什么 呢？呢？探究二探究二：硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅：硅酸的酸

4、性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢？酸酸性与碳酸相比较如何呢？设计实验：将设计实验：将CO2CO2通入通入Na2SiO3Na2SiO3溶液中。溶液中。现象：现象：透明的硅酸凝胶生成。透明的硅酸凝胶生成。方程式：方程式：NaNa2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=H=H2 2SiOSiO3 3 +Na+Na2 2COCO3 3结论：结论：硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱。酸还弱。1、二氧化硅、二氧化硅1、存在、存在天然的天然的SiO2叫硅石；石英、水晶的主要叫硅石；石英、水晶的主要成分为成分为SiO22、结构、结构原子晶体（原子晶体

5、（1molSiO2含含4molSi-O）3、物理性质、物理性质熔沸点高，不溶于水的无色晶体熔沸点高，不溶于水的无色晶体展示展示：瓶塞被粘住一个氢氧化钠试剂瓶。要学：瓶塞被粘住一个氢氧化钠试剂瓶。要学生来生来打开。结果不能打开，引发学生讨论。打开。结果不能打开，引发学生讨论。提问：提问：瓶塞被粘住的原因是什么？怎样才能打瓶塞被粘住的原因是什么？怎样才能打开？开？引出玻璃中的引出玻璃中的SiO2与氢氧化钠溶液反应生成与氢氧化钠溶液反应生成粘稠的粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起的，使瓶塞和瓶口粘在一起的原因。原因。引出引出SiO2的化学性质。的化学性质。归纳出其酸性氧化物的特征。归纳出其酸

6、性氧化物的特征。提问：提问：二氧化硅能与酸反应吗？二氧化硅能与酸反应吗？设计实验设计实验：在玻璃上用石蜡画好图：在玻璃上用石蜡画好图案，将几种酸滴加到玻璃上，实施案，将几种酸滴加到玻璃上，实施实验，最后分析讨论。实验，最后分析讨论。分析讨论得出：分析讨论得出：二氧化硅只与氢氟二氧化硅只与氢氟酸反应。酸反应。1、二氧化硅、二氧化硅4、化学性质、化学性质SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO35、用途：、用途：制造光导纤维、光化学仪器、玻璃制造光导纤维、光化学仪器、玻璃的原料以及建筑材料的原料以及建筑材料高温高温提问：提问：硅的

7、含氧化合物中还有谁？硅的含氧化合物中还有谁？性质又是什么性质又是什么 呢？呢？探究一：探究一：怎样由石英怎样由石英(SiO(SiO2 2)制取硅酸？制取硅酸？设计实验设计实验:向饱和向饱和NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中溶液中,滴入酚滴入酚酞酞,再滴入稀盐酸。现象：滴入酚酞溶再滴入稀盐酸。现象：滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有有白色胶状沉淀液呈红色，滴入盐酸有有白色胶状沉淀产生。产生。结论：结论：NaNa2 2SiOSiO3 3呈碱性，硅酸难溶于水。呈碱性，硅酸难溶于水。方程式：方程式：NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=2NaCl+H+2HCl=2NaCl+H2 2SiOSiO3

8、 3 提问：提问：硅酸有哪些主要用途呢？硅酸有哪些主要用途呢？（1）由学生代表展示课前准备的成果，）由学生代表展示课前准备的成果，即从网络、书本上获取的信息。即从网络、书本上获取的信息。（2）老师的导入）老师的导入归纳总结出硅酸的用途。归纳总结出硅酸的用途。2、硅酸、硅酸1、物理性质：、物理性质：不溶于水，也不溶于酸，酸性比不溶于水，也不溶于酸，酸性比碳酸弱碳酸弱2、化学性质：、化学性质：H2SiO4=H2SiO3+H2OH2SiO3=SiO2+H2O 3、制备：、制备：可溶性硅酸盐与酸可溶性硅酸盐与酸Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO

9、3+Na2CO3Na2SiO3+H2O+2HCl=H2SiO4+2NaCl高温高温加热加热二、硅酸盐二、硅酸盐1、硅酸盐是一大类结构复杂的固态、硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质，大多不溶于水，化学性质很物质，大多不溶于水，化学性质很稳定。稳定。2、最简单的硅酸盐是硅酸钠、最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3）,可溶于水，其水溶可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。防火剂等的原料。二、硅酸盐二、硅酸盐3、硅酸盐组成的表示、硅酸盐组成的表示(通常用二氧化硅和金通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成属氧化物的组合形式表示其组成)例如：硅

10、酸钠：例如：硅酸钠：Na2O.SiO2石棉：石棉：CaO3.MgO4.SiO2长石长石：K2O.Al2O3.6SiO2普通玻璃的大致组成：普通玻璃的大致组成：Na2O.CaO.6SiO2粘土的主要成分：粘土的主要成分：Al2O3.2SiO2.2H2O三、单质硅三、单质硅1、物理性质、物理性质晶体硅：带有金属光泽的灰黑色固晶体硅：带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性，在体，熔点高、硬度大、有脆性，在常温下化学性质不活泼，它的导电常温下化学性质不活泼，它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。的半导体材料。三、单质硅三、单质硅2、用途、用途硅太阳

11、能电池、计算机芯片硅太阳能电池、计算机芯片四、小结四、小结1、二氧化硅的存在、二氧化硅的存在、结构、物理、结构、物理、化学性质和用途化学性质和用途2、硅酸的、硅酸的物理、化学性质和制备物理、化学性质和制备3、硅酸盐的表示和、硅酸盐的表示和用途用途课堂练习：课堂练习：试设计一简单实验方案试设计一简单实验方案,检验某生石灰样品中含有石灰石、检验某生石灰样品中含有石灰石、石英？写出有关反应的离子方程式。石英？写出有关反应的离子方程式。取少量的样品研细取少量的样品研细,试管中与过量试管中与过量的盐酸反应的盐酸反应,若产生气体若产生气体,说明样品说明样品中有石灰石中有石灰石,若仍有不溶物。说明样若仍有不

12、溶物。说明样品中有石英品中有石英CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2O五、作业五、作业1、用纯净的石英砂与烧碱反应可以制的、用纯净的石英砂与烧碱反应可以制的水玻璃；将纯碱和二氧化硅共熔，也水玻璃；将纯碱和二氧化硅共熔，也可以制的水玻璃。试写出反应的化学可以制的水玻璃。试写出反应的化学反应方程式。反应方程式。五、作业五、作业2、赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中、赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种对玻璃进行刻蚀而制成的。这的一种对玻璃进行刻蚀而制成的。这种物质是（）种物质是（）A.盐酸盐酸B.氢氟酸氢氟酸C.烧碱烧碱D.纯碱纯碱五、作业五、作业3、硅酸的工业制法是：将稀释好的硅酸、硅酸的工业制法是：将稀释好的硅酸钠和硫酸反应生成水凝胶，经水洗、钠和硫酸反应生成水凝胶，经水洗、干燥得到成品。有关反应的化学反应干燥得到成品。有关反应的化学反应方程式是：（）方程式是：（）4、硅晶体有何特性？主要应用在哪些方、硅晶体有何特性？主要应用在哪些方面？面？完完