無機非金屬材料的主角硅1 市賽獲獎 完整版課件

1、無機非金屬材料的主角硅硅元素(silicon)在地殼中的含量通過下列圖片你能總結(jié)歸納出硅元素在自然界中的存在嗎？1.自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。2.自然界硅元素主要存在于:巖石、沙子和土壤3.自然界硅存在的形態(tài) :硅無游離態(tài)單質(zhì)狀態(tài)只有化合態(tài)：常常有硅的氧化物和硅酸鹽碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？豪門二杰-碳、硅碳統(tǒng)治了有機界：碳是構(gòu)成有機物的主要元素。硅統(tǒng)治了無機礦物界：硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素。 由此可見，硅是一種親氧元素。在自然界中它總是與氧相互化合，沒游離態(tài)的硅。硅以化合態(tài)存在于自然界，例如：硅的氧化物和硅酸鹽等。 在25和101kPa的條件下

2、，由單質(zhì)生成1mol CO2時放熱393.5kJ；而在同樣條件下，生成1mol SiO2時放熱910.9kJ。放熱越多，其生成物通常越穩(wěn)定，可見SiO2比CO2更容易生成，而且更穩(wěn)定。資料卡片一、二氧化硅（SiO2）1）存在和俗名：硅石(12%)結(jié)晶形：石英無定形水晶瑪瑙水晶瑪瑙 自然界沒有游離態(tài)的硅，常見的化合態(tài)的硅有二氧化硅和硅酸鹽等。工業(yè)上，用焦炭在電爐中還原二氧化硅得到含有少量雜質(zhì)的粗硅。粗硅經(jīng)化學方法提純后，可得到高純度的硅。硅石從哪里來的資料卡片高純硅的工業(yè)制法SiO2+2C = 2CO+Si（粗）高溫高溫Si(粗) + 2Cl2 = SiCl4 注：SiCl4沸點為57.6 高溫

3、SiCl4 + 2H2 = 4HCl + Si（純）二氧化硅的用途與危害用途：制光導纖維、石英玻璃、石英鐘表等；制造電子工業(yè)中的重要部件、光學儀器、高級工藝品、眼鏡片、精密儀器、軸承、耐磨器皿等；制作裝飾品。危害：在隧道開鑿，石英粉加工等工作環(huán)境下易形成含有二氧化硅的粉塵，人長期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會患硅肺病（舊稱矽肺）。光學纖維胃鏡用光導纖維做手術，不用開刀 二氧化硅的熔點高、硬度大，化學性質(zhì)也很穩(wěn)定。水晶制品上的精美圖案是怎樣雕刻上去的呢？原來氫氟酸是二氧化硅的“克星”。常溫下，氫氟酸能與二氧化硅反應，此反應常被用來刻蝕玻璃。二氧化硅也能在常溫下與堿溶液反應，但因反應緩慢而不具備實用

4、價值。誰是二氧化硅的“克星”資料卡片堅硬難熔的固體，不溶于水。熔沸點高。2）物理性質(zhì):根據(jù)材料，請你分析以下問題：SiO2具有哪些物理性質(zhì)？化學穩(wěn)定性如何？SiO2的這些性質(zhì)是由什么決定的？3）化學性質(zhì):SiO2 + 4HF =SiF4 + 2H2O很穩(wěn)定，不活潑氫氟酸是唯一可以與之反應的酸。SiO2+CaO = CaSiO3高溫SiO2 2NaOH Na2SiO3+H2OSiO2是酸性氧化物，能與堿性氧化物反應生成鹽，也能與強堿反應生成鹽。實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎？ 防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起

5、。SiO2 2NaOH Na2SiO3+H2O二氧化硅10928約180SiOSiO2 是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔點1723，沸點2230，硬度很大；因此性質(zhì)很穩(wěn)定。 科學視野 硅酸是一種弱酸，不溶于水，不能使指示劑變色，是一種白色粉末狀的固體。 硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠，稱為“硅膠”。思考：二氧化硅難溶于水，那么如何制得硅酸呢？干燥劑二、硅酸(H2SiO3)制取原理：強酸制弱酸閱讀課本P76實驗4-1 實驗4-1：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸現(xiàn) 象結(jié) 論方程式 滴入酚酞溶液呈紅色Na2SiO3呈堿性，硅酸難溶于水Na2SiO3+2HCl = H2SiO3

6、 +2NaCl滴入鹽酸有硅酸凝膠產(chǎn)生大多不溶于水，化學性質(zhì)穩(wěn)定。硅酸鈉（Na2SiO3），其水溶液 俗稱水玻璃，可制備硅膠和防火劑。放入蒸餾水現(xiàn)象結(jié)論水份蒸發(fā)后燃燒放入Na2SiO3溶液水份蒸發(fā)后不燃燒水份蒸發(fā)后，失去防火作用防火效果好用作防火劑三、硅酸鹽氧化物化學式法： 金屬氧化物（低價高價）二氧化硅水硅酸鹽組成的表示方法滑 石：3MgO4SiO2H2O云 母：K2O3Al2O36SiO22H2O沸 石：Na2OAl2O33SiO22H2O石 棉：3MgOCaO4SiO2高嶺石（黏土）：Al2O32SiO22H2O 如：資料卡片 重要的無機非金屬材料：（1）傳統(tǒng)硅酸鹽材料 ：陶瓷、玻璃、水泥

7、（2）新型無機非金屬材料：新型陶瓷、光導纖維四、硅( Si )2、物理性質(zhì)：3、化學性質(zhì)有金屬光澤的灰黑色固體，熔點高，硬度大。1、存在形式晶體硅無定形硅你能根據(jù)硅的原子結(jié)構(gòu)推測硅單質(zhì)可能具有的化學性質(zhì)在高溫條件下，單質(zhì)硅能與O2和Cl2等非金屬單質(zhì)反應。常溫下化學性質(zhì)不活潑，只能跟F2、HF和 NaOH溶液反應。Si2F2SiF4 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2SiO2 SiO2Si4HFSiF42H24、用途：太陽能電池、計算機芯片以及半導體材料信息技術等材料和人造衛(wèi)星、登月車、火星探測器等動力設備新能源。硅太陽能電池硅芯片是各種計算機、微電子產(chǎn)品的核心 學以致用1、分別寫出在N

8、a2SiO3溶液中加入稀硫酸、加入醋酸、通入二氧化碳氣體所發(fā)生化學反應的離子方程式。 2、下列說法正確的是（ ） A、因SiO2不溶于水，故H2SiO3不是SiO2對應的酸，或者說SiO2不是H2SiO3的酸酐 B、CO2通入水玻璃（Na2SiO3溶液）可以得到原硅酸 C、CO2通入飽和氯化鈣溶液中能生成白 色沉淀 D、SiO2的俗名叫水晶3、要除去SiO2中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（ ） A.純堿溶液 B 鹽酸 C 硫酸 D 氫氧化鈉溶液4.有關硅元素的下列敘述中正確的是（ ） A、常溫時硅可和強堿溶液反應 B、硅與任何酸都不反應 C、硅是構(gòu)成礦物巖石的主要原料，其化合態(tài)硅幾乎全部是硅石和硅酸鹽 D、硅的性質(zhì)很穩(wěn)定，能以游離態(tài)存在于自然界5.完成硅元素物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化，自然界中硅主要以二氧化硅的形式存在，請你利用硅、二氧化硅的性質(zhì)實現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化：作業(yè)1：請根據(jù)你的認識完善 研究物質(zhì)性質(zhì)