(公開(kāi)課用)第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅

1、 第四章第四章非金屬及其化合物非金屬及其化合物硅谷硅谷:思考思考:提及到提及到“硅硅”這一個(gè)詞這一個(gè)詞,你能聯(lián)想到哪些你能聯(lián)想到哪些?美國(guó)新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)美國(guó)新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū),電子技術(shù)研電子技術(shù)研究中心究中心,計(jì)算機(jī)生產(chǎn)的重要基地計(jì)算機(jī)生產(chǎn)的重要基地,位于加利位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端福尼亞州圣弗朗西斯科南端.半導(dǎo)體半導(dǎo)體:單晶硅是半導(dǎo)體器材的核心材料單晶硅是半導(dǎo)體器材的核心材料,硅半導(dǎo)硅半導(dǎo)體是集成電路的主要材料體是集成電路的主要材料,估計(jì)在估計(jì)在21世世紀(jì)紀(jì),硅仍然會(huì)占半導(dǎo)體材料的硅仍然會(huì)占半導(dǎo)體材料的95%以上以上.沙子、石英、水晶沙子、石英、水晶:主要成分是硅的氧化物

2、主要成分是硅的氧化物光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維: 從石英玻璃熔融體中從石英玻璃熔融體中,拉出直徑為拉出直徑為100微米的細(xì)絲微米的細(xì)絲.再把千百根光導(dǎo)纖維組合并增強(qiáng)處再把千百根光導(dǎo)纖維組合并增強(qiáng)處理理,就制成成光纜就制成成光纜,其優(yōu)點(diǎn)其優(yōu)點(diǎn):質(zhì)輕質(zhì)輕,體積小體積小,輸送距離長(zhǎng)輸送距離長(zhǎng),保密性好保密性好,成成本低本低.1無(wú)機(jī)非金屬材料的主角無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅硅Si在地殼中含量豐富，僅次于在地殼中含量豐富，僅次于O，約占約占.Si是一種親氧元素是一種親氧元素?zé)o游離態(tài)無(wú)游離態(tài)化合態(tài)：硅的氧化物和硅酸鹽化合態(tài)：硅的氧化物和硅酸鹽從原子角度認(rèn)識(shí)硅原子從原子角度認(rèn)識(shí)硅原子既不易失去電子既不易失去電子,也不易得

3、到電子也不易得到電子,主要形成主要形成四價(jià)化合物四價(jià)化合物.一一.二氧化硅二氧化硅(SiO2)天然的SiO2約占地殼質(zhì)量的約占地殼質(zhì)量的12%硅石硅石結(jié)晶形結(jié)晶形無(wú)定形無(wú)定形石英石英 水晶水晶瑪瑙瑪瑙硅藻土硅藻土水水晶晶瑪瑙瑪瑙結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):SiO4四面體四面體 每每1個(gè)個(gè)Si原子周原子周圍結(jié)合圍結(jié)合4個(gè)個(gè)O原子原子，Si在中心在中心,O在在四個(gè)頂角四個(gè)頂角. 同時(shí)每同時(shí)每1個(gè)個(gè)O原子原子周圍結(jié)合周圍結(jié)合2個(gè)個(gè)Si原原子相結(jié)合。子相結(jié)合。 二氧化硅中氧原二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)子與硅原子個(gè)數(shù)比為比為2：1,通常用通常用SiO2來(lái)表示二氧來(lái)表示二氧化硅的組成化硅的組成.3.弱氧化性弱氧化性SiO

4、2+2C = Si+2CO4.與某些鹽反應(yīng)與某些鹽反應(yīng)SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3+CO2SiO2 + CaCO3 = CaSiO3+CO21. 為什么在實(shí)驗(yàn)室中盛放為什么在實(shí)驗(yàn)室中盛放NaOH 溶液的試溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ 玻璃塞玻璃塞瓶口。瓶口。實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？HF能和能和腐蝕玻璃，腐蝕玻璃， 因此，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。3.某同學(xué)根據(jù)某同學(xué)根據(jù)氫氟氫氟酸反應(yīng)酸反應(yīng),推斷推斷 現(xiàn)象現(xiàn)象 結(jié)論結(jié)論 反應(yīng)式反應(yīng)式 二二.硅

5、酸硅酸 (H2SiO3)制制備備:可溶性硅酸鹽（如可溶性硅酸鹽（如Na2SiO3）與酸反應(yīng)與酸反應(yīng) 酸性比碳酸弱酸性比碳酸弱.小結(jié)小結(jié):1.SiO2 存在形態(tài)存在形態(tài) 物理性質(zhì)物理性質(zhì) 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)2. 用途用途 二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅空氣空氣硅石、石英、水晶、瑪瑙、硅石、石英、水晶、瑪瑙、沙子、硅藻土沙子、硅藻土熔、沸點(diǎn)低，熔、沸點(diǎn)低， 微溶于水微溶于水熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水CO2+H2O=H2CO3不反應(yīng)不反應(yīng)CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO 高溫高溫CaS

6、iO3存存 在在物理性質(zhì)物理性質(zhì)不反應(yīng)不反應(yīng)與氫氟酸反應(yīng)與氫氟酸反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4+2H2O化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)與水反應(yīng)與與NaOH反應(yīng)反應(yīng)與與CaO反應(yīng)反應(yīng)與酸反應(yīng)與酸反應(yīng)課堂練習(xí)1:1.填表并比較.練習(xí)2:SiO2 的是的是( )A水晶水晶 B瑪瑙瑪瑙 C硅石硅石 D硅膠硅膠下列物質(zhì)中下列物質(zhì)中,能夠與能夠與實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-1：在試管中加入：在試管中加入3-5ml飽和飽和Na2SiO3溶液，滴入溶液，滴入1-2滴酚酞溶液，滴酚酞溶液，再用膠頭滴管逐滴加入鹽酸，邊加邊再用膠頭滴管逐滴加入鹽酸，邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時(shí)振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時(shí)停止。靜置，觀察現(xiàn)

7、象。停止。靜置，觀察現(xiàn)象。 現(xiàn)象：溶液變紅，加入鹽酸后生成膠狀現(xiàn)象：溶液變紅，加入鹽酸后生成膠狀沉淀。沉淀。Na2SiO3+2HCl=2NaCl+ H2SiO3 練習(xí)練習(xí):1.下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是( )A.二氧化硅溶于水顯酸性二氧化硅溶于水顯酸性B.二氧化碳通入水玻璃二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3的水溶液的水溶液)可可以得到原硅酸以得到原硅酸.C.因?yàn)楦邷貢r(shí)因?yàn)楦邷貢r(shí),二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二二氧化硅與碳酸鈉反應(yīng)放出二氧化碳氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng)所以硅酸的酸性比碳酸強(qiáng). D.二氧化硅是酸性氧化物二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸它不溶于任何酸B2.硅酸鈉溶液俗稱水玻

8、璃硅酸鈉溶液俗稱水玻璃,呈堿性呈堿性.下列物質(zhì)中下列物質(zhì)中,能用帶磨口玻璃塞的試劑瓶盛放的是能用帶磨口玻璃塞的試劑瓶盛放的是( )A.濃硫酸濃硫酸 B.水玻璃水玻璃 C.氫氟酸氫氟酸 D 苛性堿苛性堿A3.下列物質(zhì)中能跟下列物質(zhì)中能跟SiO2發(fā)生反應(yīng)的是發(fā)生反應(yīng)的是( ) A 鹽酸鹽酸 B 硝酸硝酸 C 硫酸硫酸 D 燒堿溶液燒堿溶液D4.光纖通訊是光作為信息的載體光纖通訊是光作為信息的載體,讓光在讓光在光導(dǎo)纖維中傳輸光導(dǎo)纖維中傳輸,制造光導(dǎo)纖維的基本制造光導(dǎo)纖維的基本原料是原料是( )A 銅銅 B 鋼鋼 C 石英石英 D 鋁鋁C5.除去二氧化硅固體中混有的除去二氧化硅固體中混有的CaCO3固

9、固體體,方法正確的是方法正確的是( )A 加水加水,過(guò)濾過(guò)濾 B 加熱加熱C 加鹽酸加鹽酸,過(guò)濾過(guò)濾 D 加加NaOH溶液溶液,過(guò)濾過(guò)濾C6.將過(guò)量的將過(guò)量的CO2分別通入分別通入(1)CaCl2溶溶液液(2)Na2SiO3溶液溶液(3)Ca(ClO)2溶液溶液(4)飽和飽和Na2CO3溶液溶液.最終溶液中有白色最終溶液中有白色沉淀的是沉淀的是( ) A (1)(2)(3)(4) B(2)(4) C(1) (2)(3) D(2)(3)B上述圖片中的建筑物是由什么建造的上述圖片中的建筑物是由什么建造的?水泥、磚瓦、陶瓷、玻璃等都是硅酸鹽水泥、磚瓦、陶瓷、玻璃等都是硅酸鹽產(chǎn)品產(chǎn)品,是最重要的無(wú)機(jī)非

10、金屬材料是最重要的無(wú)機(jī)非金屬材料.三、硅酸鹽三、硅酸鹽1、定義：閱讀課本第、定義：閱讀課本第77頁(yè)。頁(yè)。硅酸鹽是由硅、氧、金屬所組成的化合物的總稱。硅酸鹽是由硅、氧、金屬所組成的化合物的總稱。最常見(jiàn)的是最常見(jiàn)的是NaNa2 2SiOSiO3 3 ：物性：白色固體，易溶于水，物性：白色固體，易溶于水， NaNa2 2SiOSiO3 3水溶液水溶液俗稱俗稱或或是一種是一種。水玻璃水玻璃泡花堿泡花堿礦物膠礦物膠實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-2用途：肥皂填料、木材防火劑及黏膠劑用途：肥皂填料、木材防火劑及黏膠劑結(jié)論結(jié)論: :相對(duì)穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，相對(duì)穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性強(qiáng)熱穩(wěn)定性強(qiáng)化性化性:

11、:什么是硅酸鹽？什么是硅酸鹽？由硅、氧和金屬硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固體物質(zhì)，大多數(shù)不溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。硅酸鹽組成的表示硅酸鹽組成的表示Na2SiO3Na2OSiO2Al2Si2O5(OH)4Al2O32SiO22H2OKAlSi3O8K2OAl2O36SiO2n可溶于水n硅酸鈉水溶液俗稱n用于制備硅膠和木材防火劑原料：純堿、石灰石、石英設(shè)備：玻璃窯條件：高溫熔融主要反應(yīng)：主要成份：硅酸鈉、硅酸鈣、高溫SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2高溫加入了不同的金屬氧化物金屬氧化物普通玻璃加熱接近熔化熔化再急速冷卻急速冷卻原料：

12、黏土、石灰石、石膏設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯條件：煅燒主要成份：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣等原料：黏土條件：高溫?zé)Y(jié)硅酸鹽巖石 土壤膠體 ，負(fù)電n硅酸鹽跟硅酸類似，形成膠體n特殊含硅化合物碳化硅碳化硅SiC，俗名金剛砂（金剛石，二氧化硅）金剛砂（金剛石，二氧化硅） ，具有的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬度大，熔點(diǎn)高硬度大，熔點(diǎn)高請(qǐng)用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成：請(qǐng)用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成：硅酸鈉（硅酸鈉（Na2SiO3） 鎂橄欖石（鎂橄欖石（Mg2SiO4） 高嶺土高嶺土 Al2(Si2O5)(OH)4 （3 3）硅酸鹽產(chǎn)品：閱讀課本第）硅酸鹽產(chǎn)品：閱讀課本第7979頁(yè)頁(yè)硅在自然界中的存在形態(tài)硅在自然

13、界中的存在形態(tài)四、硅單質(zhì)四、硅單質(zhì) 單質(zhì)硅的有單質(zhì)硅的有 種，它們是種，它們是 和和 。 （1 1）晶體硅的物理性質(zhì)：有金屬光澤的灰黑色固體、）晶體硅的物理性質(zhì)：有金屬光澤的灰黑色固體、熔、沸點(diǎn)熔、沸點(diǎn) ，硬度，硬度 ， 導(dǎo)體。導(dǎo)體。 兩兩結(jié)晶形結(jié)晶形 無(wú)定形無(wú)定形高高大大良好的半良好的半（2 2）化學(xué)性質(zhì)：）化學(xué)性質(zhì)：新知識(shí)：新知識(shí)： 常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì) 除除 、 、和和 外，硅不跟其他物質(zhì)反應(yīng)。外，硅不跟其他物質(zhì)反應(yīng)。 不活潑不活潑強(qiáng)堿強(qiáng)堿氟氣氟氣氫氟酸氫氟酸常溫：常溫：Si+2FSi+2F2 2 Si+4HF Si+4HF Si+2NaOH+H Si+2NaOH+H2 2O O加熱時(shí)，能跟加熱時(shí)，能跟非金屬非金屬反應(yīng)。如能和反應(yīng)。如能和O O2 2反應(yīng)生成反應(yīng)生成SiOSiO2 2 加熱：加熱：Si+O2 =SiF4 4=SiF4 4+H+H2 2= NaNa2 2SiOSiO3 3+2+2H H2 2= SiOSiO2 2請(qǐng)大家閱讀課本請(qǐng)大家閱讀課本P68回答?；卮?。(3)硅的用途：硅的