第4章第1節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角—硅

1、水晶水晶美國的硅谷美國的硅谷 位于美國西海岸加利福尼亞州北部舊金山南郊，圣克拉拉縣和圣胡安兩城之間的一條長48公里，寬16公里的長條形地帶上。由于它集中了全世界90以上的著名半導(dǎo)體公司（思科、英特爾、惠普、朗訊、蘋果） ，而半導(dǎo)體而半導(dǎo)體的基本元件是硅片的基本元件是硅片，所以該地區(qū)被稱為“硅谷”。該地區(qū)客觀上成為美國高新技術(shù)的搖籃，現(xiàn)在硅谷已成為世界各國半導(dǎo)體工業(yè)聚集區(qū)的代名詞。也是高新科技的象征。 第一節(jié)第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角無機(jī)非金屬材料的主角硅硅第四章第四章 非金屬及其化合物非金屬及其化合物1 1、了解了解SiO2、H2SiO3的主要性質(zhì)。的主要性質(zhì)。2 2、認(rèn)識認(rèn)識SiO2、H2

2、SiO3的廣泛用途的廣泛用途,體會化學(xué)的創(chuàng)造體會化學(xué)的創(chuàng)造性和實(shí)用性。性和實(shí)用性。 硅在地殼中的含量僅次于硅在地殼中的含量僅次于 占占26.3% 26.3% 。 自然界中它容易與化合，是一種親元素。自然界中它容易與化合，是一種親元素。 氧氧氧氧氧氧1.1.硅的存在硅的存在半導(dǎo)體半導(dǎo)體材料材料組成的主要物質(zhì)組成的主要物質(zhì)主要化合價主要化合價原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖 硅硅 碳碳氧化物氧化物 硅酸鹽硅酸鹽石灰?guī)r石灰?guī)r 碳酸鹽碳酸鹽碳的氧化物碳的氧化物 有機(jī)物有機(jī)物+4+4+2 +4+2 +4+14+142 28 84 4+6+62 24 42.2.碳和硅元素的比較碳和硅元素的比較歸納：歸納：硅元

3、素在氧化氣氛包圍的地球上，硅主要以硅元素在氧化氣氛包圍的地球上，硅主要以SiO2 及硅及硅酸鹽形式存在。酸鹽形式存在。結(jié)晶形（石英晶體）結(jié)晶形（石英晶體）無定形無定形硅藻土硅藻土瑪瑙瑪瑙天天然然的的 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瑪瑙瑪瑙SiO科學(xué)視野（2 2）二氧化硅的結(jié)構(gòu)）二氧化硅的結(jié)構(gòu)正四面體結(jié)構(gòu)正四面體結(jié)構(gòu)SiOSiO2是是正四面體正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定，其中硅氧比例：質(zhì)很穩(wěn)定，其中硅氧比例：1 1：2 2 光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維石英：耐高

4、溫化學(xué)儀器、石英電子表、石英鐘石英：耐高溫化學(xué)儀器、石英電子表、石英鐘水晶：電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器、高級水晶：電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器、高級 工藝品和眼鏡片工藝品和眼鏡片瑪瑙：精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品瑪瑙：精密儀器軸承、耐磨器皿和裝飾品（3 3）二氧化硅的）二氧化硅的用途用途石英研缽石英研缽光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維（3 3）二氧化硅的用途）二氧化硅的用途坩堝坩堝紫色水晶簇紫色水晶簇根據(jù)根據(jù)SiO2的存在和用途的存在和用途,請你分析以下問題請你分析以下問題:SiO2具有哪具有哪些物理性質(zhì)些物理性質(zhì)?化學(xué)穩(wěn)定性如何化學(xué)穩(wěn)定性如何? 將你的認(rèn)識寫在下面的將你的認(rèn)識寫在下面的橫線上橫線上, ,

5、并與同學(xué)交流。并與同學(xué)交流。物理性質(zhì)物理性質(zhì):_:_化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性:_:_不溶與水不溶與水 硬度大硬度大 熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高很穩(wěn)定很穩(wěn)定回憶回憶CO2的性質(zhì)并寫出相關(guān)的化學(xué)方程式的性質(zhì)并寫出相關(guān)的化學(xué)方程式與水：與水：CO2+H2O H2CO3與堿：與堿：CO2+2NaOH Na2CO3+H2O與堿性氧化物：與堿性氧化物：CO2+CaO CaCO3（）（）SiO2的化學(xué)性質(zhì)的化學(xué)性質(zhì): 酸性氧化物酸性氧化物 SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O實(shí)驗(yàn)室盛裝實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有不用玻璃塞？（提示：玻璃中

6、含有SiO2）為何為何NaOH溶液又可以用玻璃試劑瓶盛裝呢？溶液又可以用玻璃試劑瓶盛裝呢？SiO2 + CaO CaSiO3高溫 離子方程式：離子方程式：SiO2 + 2OH- = SiO32-+H2O 特性特性SiO2 4HF =SiF4 2H2O （此反應(yīng)常用于在玻璃上雕刻花紋，（此反應(yīng)常用于在玻璃上雕刻花紋，量器上雕刻刻度等量器上雕刻刻度等 ）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？二氧化硅與二氧化碳比二氧化硅與二氧化碳比較較比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳色色態(tài)、熔沸點(diǎn)態(tài)、熔沸點(diǎn)硬度、溶解度硬度、溶解度與堿與堿反應(yīng)反應(yīng)與與堿性氧化物堿性氧化物

7、反應(yīng)反應(yīng)與與氫氟酸反應(yīng)氫氟酸反應(yīng)無色固體、高無色固體、高無色氣體、低無色氣體、低大、難溶大、難溶（干冰）小、可溶（干冰）小、可溶于水于水SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+CaO=高溫高溫=CaSiO3CO2+CaO CaCO3SiO2+4HF =SiF4 +2H2O 2、硅酸（、硅酸（H2SiO3） 滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶液滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶液由紅色變淺至無色，同時有白色膠狀物質(zhì)產(chǎn)生。由紅色變淺至無色，同時有白色膠狀物質(zhì)產(chǎn)生。 a、Na2SiO3溶液呈堿性；溶液呈堿性；b、可溶性硅酸鹽與鹽酸、可

8、溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的白色凝膠硅酸。反應(yīng)生成不溶于水的白色凝膠硅酸。(1) (1) 制取制取 Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3（膠體）（膠體）思考思考: :分析以上制取分析以上制取原理，若將原理，若將CO2通入通入 Na2SiO3溶液中有何現(xiàn)象溶液中有何現(xiàn)象? (溫馨提示溫馨提示: 碳酸的酸性強(qiáng)于硅酸的酸性碳酸的酸性強(qiáng)于硅酸的酸性) CO2 + H2O + Na2SiO3 = H2SiO3(膠體膠體) + Na2CO3( (較強(qiáng)酸制較弱酸較強(qiáng)酸制較弱酸) ) 生成的硅酸逐漸聚合而生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經(jīng)干燥脫水形成硅酸溶膠，經(jīng)干燥脫水就形成

9、硅酸干膠，稱為就形成硅酸干膠，稱為“硅硅膠膠”。常常用做干燥劑。也。常常用做干燥劑。也可用做催化劑的載體?？捎米龃呋瘎┑妮d體。（2 2）用途）用途SiO2SiF4Na2SiO3H2SiO3CaSiO3Si1.地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物不具地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物不具有的性質(zhì)（有的性質(zhì)（ ） A.熔點(diǎn)很高熔點(diǎn)很高 B.與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸與水反應(yīng)生成對應(yīng)的酸C.可與燒堿反應(yīng)生成鹽可與燒堿反應(yīng)生成鹽 D.堅(jiān)硬堅(jiān)硬2.賞心悅目的花瓶圖案是用下列物質(zhì)的一種對玻璃進(jìn)行刻賞心悅目的花瓶圖案是用下列物質(zhì)的一種對玻璃進(jìn)行刻蝕而形成的蝕而形成的,這種物質(zhì)是（這種物質(zhì)是（ ）

10、 A.鹽酸鹽酸 B.氫氟酸氫氟酸 C.燒堿燒堿 D.純堿純堿 BB4.下列物質(zhì)的變化，不能通過一步化學(xué)反應(yīng)完成的下列物質(zhì)的變化，不能通過一步化學(xué)反應(yīng)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雜質(zhì)，最適宜的試劑是 ( ) A.純堿溶液 B. 鹽酸 C.硫酸 D.苛性鈉溶液B5 5下列反應(yīng)能說明二氧化硅是酸性氧化物的是下列反應(yīng)能說明二氧化硅是酸性氧化物的是( )ASiO2 +2C=Si+2COBSiO2 +2NaOH=Na2SiO3+H2OCSiO2 +4HF=SiF4+2H2ODSi

11、O2 +CaCO3=CaSiO3+CO2B6.硅酸的工業(yè)制法是硅酸的工業(yè)制法是:將稀釋好的硅酸鈉和硫酸反應(yīng)生將稀釋好的硅酸鈉和硫酸反應(yīng)生成水凝膠成水凝膠,經(jīng)水洗干燥得成品。有關(guān)的化學(xué)方程式經(jīng)水洗干燥得成品。有關(guān)的化學(xué)方程式是是 。Na2SiO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2SiO3（膠體）（膠體）二、硅酸鹽二、硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定1 1、最簡單的硅酸鹽：硅酸鈉（、最簡單的硅酸鹽：硅酸鈉（NaNa2 2SiOSiO3 3) ) 其水溶液俗稱水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原其水溶液俗稱水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原 料。還可以作為礦物膠。料。還可以作為礦物膠。硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成組成的化合物的總稱。的化合物的總稱。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-24-2 放入蒸餾水放入蒸餾水 放入放入Na2SiO3飽和溶液飽和溶液現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火（制備木材防火劑的原料）（制備木材防火劑的原料）硅酸鹽的豐富性和多樣性（閱讀課本）硅酸鹽的豐富性和多樣性（閱讀課本）科學(xué)視野例如：例如：Na2SiO3 :Al2(Si2O5)(OH)4 ：Ca(Al2Si3O10)3H