化學(xué)：4.1《無機(jī)非金屬材料的主角——硅》課件(新人教版必修1)

1、第四章 非金屬及其化合物硅元素硅元素(silicon)(silicon)在地殼中的含量在地殼中的含量氧氧48.6%硅硅26.3%鋁鋁7.73%鐵鐵4.75%鈣鈣3.45%鈉鈉2.74%鉀鉀2.47%鎂鎂2.00%氫氫0.16% 其他其他1.20%硅硅26.3% 硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的占地殼總量的90%90%以上。以上。 硅的分布與存在硅的分布與存在 存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài) 分布：自然界中分布廣泛，在地分布：自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。是構(gòu)

2、殼中居第二位，僅次于氧。是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。成礦物和巖石的基本元素。SiSi最外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)是4 4，碳也是。，碳也是。思考思考2 2：碳、硅原子主要顯幾價(jià)？：碳、硅原子主要顯幾價(jià)？思考思考1 1：硅原子最外層電子數(shù)是多少？：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)與我們很熟悉的哪種元素最外層電子數(shù)與它相同？它相同？+142 8 41 1、硅的工業(yè)制法、硅的工業(yè)制法 ： 粗硅：粗硅： 純硅：純硅：2C+ SiO2= Si+2CO高溫高溫Si+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si+4HCl高溫高溫一、硅單質(zhì)一、硅單質(zhì)Si+2F2=SiF4 Si+4H

3、F=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 +2H2Si+2Cl2=SiCl4太陽(yáng)能電池大規(guī)模集成電路硅的用途非常廣泛，可用來制造集硅的用途非常廣泛，可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件，還可以制太陽(yáng)能電池，制體器件，還可以制太陽(yáng)能電池，制鋁合金、鐵合金等多種合金。鋁合金、鐵合金等多種合金。硅硅芯芯片片 在美國(guó)舊金山，有個(gè)最大的高在美國(guó)舊金山，有個(gè)最大的高科技工業(yè)園區(qū)，稱之為科技工業(yè)園區(qū)，稱之為“硅谷硅谷”，它是現(xiàn)代電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)發(fā)展的它是現(xiàn)代電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)發(fā)展的基地。這說明硅在電子工業(yè)革命中基地。這說明硅在電子工業(yè)革命中起著非常

4、重要作用。起著非常重要作用。以硅為基礎(chǔ)而以硅為基礎(chǔ)而制成的晶體管是計(jì)算機(jī)的心臟。制成的晶體管是計(jì)算機(jī)的心臟。 硅在硅在電子工業(yè)電子工業(yè)中重要作用中重要作用二氧化硅二氧化硅(SiO2)硅石硅礦山二、二氧化硅和硅酸二、二氧化硅和硅酸二氧化硅二氧化硅(SiO2)硅石硅石( (天然天然) )結(jié)晶形結(jié)晶形無定形無定形二、二氧化硅和硅酸二、二氧化硅和硅酸水晶水晶瑪瑪 瑙瑙瑪瑙瑪瑙SiOSiOSiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定因此性質(zhì)很穩(wěn)定 2.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不能與水反應(yīng)不能與水反應(yīng) SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3 高溫高

5、溫 是酸性氧化物是酸性氧化物SiO2 + 2OH =SiO3 2-+ H2O實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)提供下列試劑瓶實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)提供下列試劑瓶, , 細(xì)口磨口塞玻璃瓶細(xì)口磨口塞玻璃瓶廣口瓶廣口瓶細(xì)口橡皮塞玻璃瓶細(xì)口橡皮塞玻璃瓶棕色廣口瓶棕色廣口瓶細(xì)口塑料瓶，細(xì)口塑料瓶，如何存放下列藥品如何存放下列藥品? ?依據(jù)是什么依據(jù)是什么? ?a.a.二氧化硅二氧化硅_b._b.氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液c.硝酸銀晶體硝酸銀晶體_ d._ d.氫氟酸氫氟酸_ _e.e.濃硫酸濃硫酸_二氧化硅(SiO2） 二氧化碳(CO2) 物理性質(zhì)與水反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與酸反應(yīng)與碳反應(yīng)熔沸點(diǎn)高、硬度大 熔沸點(diǎn)低、硬度小 不反應(yīng) CO2

6、+H2O=H2CO3 SiO2+4HF=SiF4+2H2O 不反應(yīng) SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+NaOH=NaHO3 SiO2+CaO= Ca SiO3 高溫高溫CO2+Na2O= Na2CO3 SiO2+2C= Si+2CO高溫高溫CO2+C= 2CO高溫高溫3 3、二氧化硅的用途、二氧化硅的用途由于由于SiO2具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能加上具有優(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。都被人類廣泛地應(yīng)用。光學(xué)纖維胃鏡光學(xué)纖維胃鏡 石石 英英 制制 品品水晶水

7、晶石英、瑪瑙石英、瑪瑙二氧化硅用來制光導(dǎo)纖維二氧化硅用來制光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維就是比頭發(fā)絲還細(xì)的、能傳導(dǎo)光光導(dǎo)纖維就是比頭發(fā)絲還細(xì)的、能傳導(dǎo)光信號(hào)的玻璃絲。制造光導(dǎo)纖維的材料就是信號(hào)的玻璃絲。制造光導(dǎo)纖維的材料就是二氧化硅。光導(dǎo)纖維主要用于通訊、傳感、二氧化硅。光導(dǎo)纖維主要用于通訊、傳感、測(cè)量等，光纖通訊的優(yōu)點(diǎn)就是通信容量大，測(cè)量等，光纖通訊的優(yōu)點(diǎn)就是通信容量大，一對(duì)光纖上可同時(shí)傳送一對(duì)光纖上可同時(shí)傳送3萬(wàn)門電話。萬(wàn)門電話。 硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成干膠，稱為成干膠，稱為“硅膠硅膠”。 干燥硅膠干燥硅膠 濕硅膠濕硅膠 硅膠多孔，吸附水份能力硅膠多孔，吸附水份能力強(qiáng)，常用作實(shí)

8、驗(yàn)室和袋裝食品，強(qiáng)，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品，瓶裝藥品等的干燥劑，也可以瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。用作催化劑的載體。用途：用途： 探究實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn):向飽和向飽和Na2SiO3溶液中溶液中,滴滴入酚酞入酚酞,再滴入稀鹽酸。再滴入稀鹽酸?，F(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論方程式方程式 滴入酚酞溶液呈紅色，滴入滴入酚酞溶液呈紅色，滴入鹽酸有有白色膠狀沉淀產(chǎn)生鹽酸有有白色膠狀沉淀產(chǎn)生 Na2SiO3呈堿性，呈堿性，硅酸難溶于水硅酸難溶于水.Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3H2SiO3=H2O+SiO2加熱加熱1、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是（的比較

9、，正確的是（ ）A.溶解性：溶解性：CO2 H2CO3C.熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：SiO2 CO2（干冰）（干冰） D.硬度：硬度： SiO2 CO2 C 2、下列物質(zhì)中、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來不能用玻璃瓶來盛裝的是（盛裝的是（ ）A.燒堿溶液燒堿溶液 B.濃硫酸濃硫酸 C.氫氟酸氫氟酸 D.碳酸鈉溶液碳酸鈉溶液 C3、要除去、要除去SiO2中的中的CaO雜質(zhì)，雜質(zhì)，最適宜的試劑是（最適宜的試劑是（ ）A.純堿溶液純堿溶液 B 鹽酸鹽酸 C 硫酸硫酸 D 苛性鈉溶液苛性鈉溶液B三、硅酸鹽三、硅酸鹽放入蒸餾水放入蒸餾水現(xiàn)現(xiàn)象象結(jié)結(jié)論論水份蒸發(fā)水份蒸發(fā)后燃燒后燃燒放入放入Na2SiO3溶液溶液水份蒸發(fā)水份

10、蒸發(fā)后不燃燒后不燃燒水份蒸發(fā)后，水份蒸發(fā)后，失去防火作用失去防火作用防火效果好防火效果好用作防火劑用作防火劑實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-2硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕，硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕， 硅酸鹽的表示方法：硅酸鹽的表示方法： 化學(xué)式法：化學(xué)式法：氧化物法：氧化物法：硅酸鈉硅酸鈉：Na2SiO3硅酸鈣硅酸鈣：CaSiO3硅酸鈉硅酸鈉：Na2O SiO2硅酸鈣硅酸鈣： CaO SiO2高嶺石：高嶺石：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長(zhǎng)石：長(zhǎng)石：K2O A

11、l2O3 6SiO2 水泥：水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2 玻璃：玻璃：Na2 O CaO 6SiO2粘土：粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O 水泥是一種非常重要的建筑材料。水泥是一種非常重要的建筑材料。萬(wàn)丈高樓平地起，穿針引線是水泥。萬(wàn)丈高樓平地起，穿針引線是水泥。湘鄉(xiāng)水泥廠生產(chǎn)過程：黏土和石灰石。兩磨、一燒。研磨煅燒再磨成細(xì)粉；硅酸三鈣(3CaOSiO2)硅酸二鈣(2CaOSiO2) 混合物鋁酸三鈣(3CaOAl2O3)水泥的生產(chǎn)原料：普通硅酸鹽水泥的成分：1水泥 水泥的性能：水泥的性能：水泥具有水硬性。水泥具有水硬性。水泥、沙子和水的混合水泥、沙子和水的混合物物建筑黏

12、合劑。建筑黏合劑。水泥、沙子和碎石的混合物。水泥、沙子和碎石的混合物。 混凝土：混凝土：水泥砂漿：水泥砂漿：2、玻璃：生產(chǎn)過程： 純堿、石灰石和石英。 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3 +SiO2=CaSiO3 + CO2高溫高溫玻璃的生產(chǎn)原料：普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2組成的混合物?；騈a2OCaO6SiO2；玻璃無固定的熔沸點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)軟化。 玻璃的性能：3、陶瓷： 陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優(yōu)點(diǎn)，因此，陶瓷制品一直為人們所喜愛。家用陶瓷江西宜興，有陶都之稱。隋帶燒制的三彩陶駱駝瓷器是中華文明的象征。在

13、許多拉丁語(yǔ)系國(guó)家中，“瓷器”和“中國(guó)”都以“CHINA”用同一字母拼音表示。江西景德鎮(zhèn)。 江西景德鎮(zhèn)所燒制的薄胎瓷器被譽(yù)為：“潔如玉、明如鏡、薄如紙、聲如罄?！?我國(guó)素有“瓷都”之稱的地方 江西景德鎮(zhèn)所燒制的瓷器傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料：傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥陶瓷、玻璃、水泥新型無機(jī)非金屬材料：新型無機(jī)非金屬材料：新型陶瓷新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等新型無機(jī)非金屬材料：1、新型無機(jī)非金屬材料的特征：（1）耐高溫、強(qiáng)度高； （2）具有電學(xué)性質(zhì)； （3）具有光學(xué)性質(zhì)； （4）具有生物功能；2 2、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)材料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷

14、：高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：(1)(1)氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷( (人造剛玉人造剛玉) )：氧化鋁透明陶瓷管氧化鋁陶瓷制品 高壓鈉燈的燈管就是用氧化鋁陶瓷制作的。高壓鈉燈是發(fā)光效率很高的一種電光源，光色金白，在它的燈光下看物清晰，不刺眼。平均壽命長(zhǎng)達(dá)1萬(wàn)小時(shí)2萬(wàn)小時(shí)，比高壓汞燈壽命長(zhǎng)2倍，是白熾燈手民能夠的10倍，是目前壽命最長(zhǎng)的燈。透明氧化鋁陶瓷透明氧化鋁陶瓷注：鈉蒸氣放電發(fā)光問題早在注：鈉蒸氣放電發(fā)光問題早在19501950年就得以解決，由于沒有一年就得以解決，由于沒有一種能抵御高溫鈉蒸氣（種能抵御高溫鈉蒸氣（14001400）強(qiáng)烈腐蝕的特殊材料，所以，直強(qiáng)烈腐蝕的特殊材料，所以，直到到19651965年才制取第一支高壓鈉燈。年才制取第一支高壓鈉燈。1.下列物質(zhì)中屬于純凈物的是下列物質(zhì)中屬于純凈物的是( ) A.Na2CO310H2O B.水泥水泥 C.純凈的鹽酸純凈的鹽酸 D.普通玻璃普通玻璃3.