《第一節(jié)-無機(jī)非金屬材料主角硅》PPT課件

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 4第A族的二兄弟碳和硅豪門二杰地殼質(zhì)量的約地殼質(zhì)量的約90%90%，構(gòu)成了地殼，構(gòu)成了地殼大部分巖石、沙子和土壤，大部分巖石、沙子和土壤， “統(tǒng)治了地殼統(tǒng)治了地殼”硅酸鹽工業(yè)的陶瓷、玻璃、硅酸鹽工業(yè)的陶瓷、玻璃、水泥等使人類生活日新

3、月異水泥等使人類生活日新月異1 1、硅的工業(yè)制法：、硅的工業(yè)制法：( (常識(shí)性了解常識(shí)性了解) ) 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) 單質(zhì)硅單質(zhì)硅晶體晶體無定形無定形太陽能電池大規(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，還可以制太陽能電池，制體器件，還可以制太陽能電池，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，

4、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、二氧化硅二、二氧化硅硅石硅石( (天然天然) )結(jié)晶形結(jié)晶形無定形無定形二、二氧化硅二、二氧化硅水晶水晶瑪瑪 瑙瑙瑪瑙瑪瑙SiO二氧化硅的結(jié)構(gòu)二氧化硅的結(jié)構(gòu).SiO2原子晶體原子晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu). .4.化學(xué)性質(zhì)化

5、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 高溫高溫是酸性氧化物是酸性氧化物SiO2 + 2OH =SiO3 2-+ H2O 弱的氧化性弱的氧化性 SiO2+2C= Si+2CO(工業(yè)制粗硅工業(yè)制粗硅)高溫高溫實(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

6、._ d.氫氟酸氫氟酸_ _e.e.濃硫酸濃硫酸_高溫高溫高溫高溫高溫高溫5 5、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)性能加具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能加上上SiO2在自然界的廣泛存在，因此從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。古到今都被人類廣泛地應(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)光信號(hào)的玻璃絲。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)纖維的材料就是二氧化硅。光導(dǎo)纖維主要用于制造光導(dǎo)纖維的材料就是二氧化硅。光導(dǎo)纖

7、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，通訊、傳感、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 3萬門電話。萬門電話。 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 濕硅膠濕硅膠用途：用途： 硅膠多孔，吸附水份能力強(qiáng)，硅膠多孔，吸附水份能力強(qiáng)，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品，瓶常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品，瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。作催化劑的載體。（1） Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 （2） H2SiO3+2NaOH=2H2O

8、+Na2SiO3H2SiO3=H2O+SiO2加熱加熱Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO31、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，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（

9、 ）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四、硅酸鹽四、硅酸鹽 2.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 Al2O3 6SiO2 水泥：水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2

10、玻璃：玻璃：Na2 O CaO 6SiO2粘土：粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O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，黏膠黏膠劑劑關(guān)于硅酸鹽說明：關(guān)于硅酸鹽說明：1.1.除硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸銨以外均難溶于水除硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸銨以外均難溶于水2.2.硅酸鈉是常見的可溶性硅酸鹽之一，俗硅酸鈉是常見的可溶性硅酸鹽之一，俗稱稱泡花堿泡花堿；它的水溶液俗稱；它的水溶液俗稱水玻璃水玻璃，是一，是一種粘合劑；種粘合劑；硅酸和二氧化硅的制備：硅酸和二氧化硅的制備： 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, ,要用橡膠塞要用橡膠塞 較強(qiáng)酸和

11、可溶性硅酸鹽反應(yīng)制硅酸較強(qiáng)酸和可溶性硅酸鹽反應(yīng)制硅酸2HCl + Na2HCl + Na2 2SiOSiO3 3 = H = H2 2SiOSiO3 3( (膠體膠體)+ 2NaCl)+ 2NaCl四、硅酸鹽產(chǎn)品四、硅酸鹽產(chǎn)品 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。萬丈高樓平地起，穿針引線是水泥。萬丈高樓平地起，穿針引線是水泥。生產(chǎn)過程：黏土和石灰石、石膏兩磨、一燒。研磨煅燒再磨成細(xì)粉；水泥的生產(chǎn)原料：生產(chǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯1 、水泥 2、玻璃：生產(chǎn)設(shè)備：玻璃窯純堿、石灰石和石英。純堿、石灰石和石英。玻璃的生產(chǎn)原料：3、陶瓷： 陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成

12、型等許多優(yōu)點(diǎn)，因此，陶瓷制品一直為人們所喜愛。家用陶瓷江蘇宜興，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。在許多拉丁語系國(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)所燒制的瓷器具有特殊功能的含硅物質(zhì)具有特殊功能的含硅物質(zhì)碳化硅（金剛砂）碳化硅（金剛砂）硅鋼硅鋼 導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯硅橡膠硅橡膠分子篩分子篩具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽生物陶瓷生物陶瓷人造骨人造骨硅橡膠硅橡膠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.下列物質(zhì)有固定熔點(diǎn)的是（）下列物質(zhì)有固定熔點(diǎn)的是（）A.水泥水泥