魯科版化學必修1硅、無機非金屬材料

硅谷siliconvalley“斯坦福科研工業(yè)區(qū)”是美國電子和計算機工業(yè)中心，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4816的長條形地帶上。由于它集中了全世界90％以上的著名而半導體的基本元件是硅片。編輯ppt化學1（必修）第四章第一節(jié)硅無機非金屬材料（第一課時）編輯ppt第一節(jié)硅無機非金屬材料【教學目標】1、掌握硅的性質(zhì)、用途。2、掌握二氧化硅的組成、性質(zhì)和用途?！窘虒W重點】硅和二氧化硅的主要性質(zhì)、用途。編輯ppt氧48.6%硅26.3%鋁7.73%鐵4.75%鈣3.45%鈉2.74%鉀2.47%鎂2.00%氫0.16%其他1.20%3.硅的存在自然界中的硅都以化合態(tài)存在編輯ppt閱讀教材107----108頁內(nèi)容，了解單質(zhì)硅在自然界的存在、物理性質(zhì)和化學性質(zhì)硅4.單質(zhì)硅編輯ppt2、硅單質(zhì)的性質(zhì)晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。導電性介于導體和絕緣體之間，為半導體材料。同素異形體：有晶體硅和不定形硅兩種。物理性質(zhì)編輯ppt化學性質(zhì)①常溫下，性質(zhì)穩(wěn)定，除氟氣、氫氟酸、氫氧化鈉外，一般不反應。

Si+2F2

=SiF4

Si+4HF=

SiF4↑+2H2↑

Si+2NaOH+H2O=

Na2SiO3+2H2↑（2）硅的化學性質(zhì)②加熱下，Si+O2=

SiO2Si+2Cl2=SiCl4高溫編輯ppt（3）、硅的制法取

①制粗硅：SiO2+2C===Si+2CO↑氧化劑：SiO2得到電子發(fā)生還原反應高溫還原劑：

C失去電子發(fā)生氧化反應（粗硅）編輯ppt小資料：硅芯片、大規(guī)模集成電路及相應的計算機技術都需要有高純度的硅才能實現(xiàn)，所以需要對粗硅進行提純：②提純：

Si+2Cl2==SiCl4

（粗硅）

SiCl4+2H2==Si+4HCl

（高純硅）高溫高溫編輯ppt5、用途：晶體管、集成電路，還用于制造硅整流器和太陽能電池、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（4）硅的用途編輯ppt二、二氧化硅與光導纖維（SiO2）1、二氧化硅（SiO2）(1)二氧化硅存在結(jié)晶形（石英晶體）無定形——硅藻土{水晶瑪瑙二氧化硅廣泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。編輯ppt二、二氧化硅與光導纖維（SiO2）（2）物理性質(zhì)：

沸點高、硬度大、不溶于水、不導電的晶體．編輯ppt討論：已知二氧化硅是一種酸性氧化物，其中硅的化合價為＋4價，請你預測二氧化硅的化學性質(zhì)。(1)屬類：(2)價態(tài)：(3)特性SiO2為酸性氧化物SiO2中Si顯+4價為最高價編輯ppt（1)具有酸性氧化物的通性2、二氧化硅的化學性質(zhì)（2)具有弱氧化性高溫SiO2+2C===Si+2CO↑（3)特性

此反應常用于雕刻玻璃高溫

與堿性氧化物反應生成鹽

SiO2＋CaO==CaSiO3

SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O與強堿反應生成鹽和水

SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O編輯ppt

答：玻璃中的SiO2

與NaOH反應生成有粘膠性的硅酸鈉學以致用

答：HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。（3）某同學根據(jù)SiO2既可與堿反應,也能與氫氟酸反應,推斷SiO2為兩性氧化物。是否正確?（1）為什么在實驗室中盛放NaOH

溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？（2）實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？錯誤。兩性氧化物與酸、堿反應生成鹽和水編輯ppt水晶制品編輯ppt總結(jié)SiO2CO2所屬類型物

理

性

質(zhì)色態(tài)熔沸點硬度溶解性化

學

性

質(zhì)

CO2+2NaOH=Na2CO3+Ｈ2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+Ｈ2O高溫SiO2+Na2O==Na2SiO3堅硬難熔固體高大不溶于水無色氣體低小溶于水CO2+Na2O==Na2CO3酸性氧化物酸性氧化物CO2+H2O==H2CO3不反應與水反應與堿反應與堿性氧

化物反應SiO2+C==Si+2CO高溫CO2+C==2CO高溫氧化性編輯ppt光導纖維編輯ppt硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成干膠，稱為“硅膠”。酸性較弱，比碳酸的酸性還弱。一、硅酸(H2SiO3)干燥硅膠濕硅膠三、硅酸鹽編輯ppt如何以SiO2為主要原料制取硅酸?SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2ONa2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl學以致用SiO2H2SiO3Na2SiO3Na2SiO3+H20+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3

編輯pptNa2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl1、制備2、物理性質(zhì):白色，膠狀，不溶于水的物質(zhì)4、用途:可作干燥劑和催化劑的載體3、化學性質(zhì)酸性比碳酸弱（2)不穩(wěn)定性：

H2SiO3==SiO2+2H2O△強酸制弱酸原理（酸性HCl>H2SiO3）（1)與強堿溶液反應：

H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O編輯ppt二、硅酸鹽1、定義：硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱2、物理性質(zhì)：硅酸鹽種類很多，是一類結(jié)構(gòu)復雜的固態(tài)物質(zhì)，大多數(shù)難溶于水，化學性質(zhì)很穩(wěn)定。最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，K2SiO3編輯ppt最簡單的硅酸鹽是硅酸鈉（Na2SiO3），其水溶液俗稱為水玻璃、泡花堿，粘性很強，是一種礦物膠硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕，可用作肥皂填料、木材防火劑等。硅酸鈉（Na2SiO3）見《自主學習叢書》98頁“知識梳理（4）硅酸鈉”編輯ppt

3.硅酸鹽的表示方法：（見《自主學習叢書》98頁“知識梳理”）

①化學式法：適用于簡單的硅酸鹽如：Na2SiO3K2SiO3、②氧化物法：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù)（系數(shù)不能是分數(shù)）。硅酸鈉：Na2SiO3Na2O·SiO2

硅酸鈣：CaSiO3CaO·SiO2高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4

正長石：KAlSi3O8不能寫成1/2

K2O·1/2Al2O3·3SiO2，Al2O3·2SiO2·2H2O

K2O·Al2O3·6SiO2編輯ppt玻璃普通玻璃:Na2O·CaO·6SiO2編輯ppt1、主要原料：純堿、石灰石和石英。3、反應原理：復雜的物理、化學變化2、生產(chǎn)過程：原料→按比例混合→熔化→成型Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高溫高溫粉碎強熱添加劑編輯ppt4、玻璃的主要成分：Na2SiO3

、CaSiO3

、SiO2

5、玻璃態(tài)物質(zhì)玻璃

沒有固定的熔點。

沒有一定的熔點而在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化的物質(zhì)。（介于晶體與非晶體之間。）實例特性定義玻璃態(tài)物質(zhì)編輯ppt幾種常見玻璃簡介普通玻璃因混有鐵的化合物顯淺綠色藍玻璃紅玻璃鉛玻璃光學儀器玻璃鋼化玻璃光纖玻璃光導纖維：1964年8月華裔科學家高錕首先提出用玻璃纖維代替金屬導線，被譽為“纖維光學之父”。比頭發(fā)絲還細的一對光導纖維上同時傳送3萬門電話且中繼距離長達20——50Km，保密性能好。

在原料里加入某些金屬氧化物均勻地分散到玻璃態(tài)物質(zhì)里，使玻璃呈現(xiàn)出特征顏色。

把普通玻璃放在電爐里加熱，使它軟化，然后急速冷卻，得到鋼化玻璃。其機械強度比普通玻璃大4——6倍，不易破碎。6、幾種常見的玻璃編輯ppt水泥以黏土和石灰石為主要原料編輯ppt（2）水泥原料：黏土、石灰石、石膏設備：水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程：原料→生料→熟料→成品條件：煅燒主要成份：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣等磨細煅燒石膏粉水泥的性能：水泥具有水硬性。編輯ppt陶器編輯ppt瓷器編輯ppt（3）陶瓷原料：黏土條件：高溫燒結(jié)生產(chǎn)過程：混合—成型—干燥—燒結(jié)—冷卻編輯ppt描述景德鎮(zhèn)的陶瓷有這樣一句話:薄如紙,聲如磬,色如玉.編輯ppt產(chǎn)品主要原料主要設備反應條件主要成分水泥粘土、石灰石、石膏水泥回轉(zhuǎn)窯高溫硅酸三鈣：3CaO·SiO2硅酸二鈣：2CaO·SiO2鋁酸三鈣：CaO·Al2O3玻璃純堿、石灰石、石英玻璃窯高溫Na2SiO3

、CaSiO3

、SiO2硅酸鹽產(chǎn)品簡介

編輯ppt新型無機非金屬材料的優(yōu)點：1、能承受高溫，強度高2、具有電學特性3、具有光學特性4、具有生物功能編輯ppt玻璃刀玻璃刀輪片紅寶石為軸的雷達表人造金剛石鋸片編輯ppt新型無機非金屬材料之一：高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷新型陶瓷透明陶瓷、超導陶瓷等編輯pptＰ79科學視野：新型陶瓷１、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷２、壓電陶瓷３、生物陶瓷４、超導陶瓷編輯ppt航天飛機高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的應用資料:兩年半前，正是由于塑料泡沫部件在發(fā)射時撞壞了一片防熱瓦，導致美國的“哥倫比亞”號返航時在空中解體。編輯ppt高溫結(jié)構(gòu)陶瓷之所以在航天事業(yè)上的有如此優(yōu)秀的表現(xiàn),因為它具有耐高溫、耐氧化、超強、超硬等優(yōu)點，它可以在各種惡劣環(huán)境下使用，同時，也是制造汽車發(fā)動機，噴氣發(fā)動機的理想材料，可以大大提高能源的利用率，可以使汽車跑得更快，飛機飛得更高。高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的應用編輯ppt超導陶瓷：所謂超導現(xiàn)象就是金屬的電阻隨溫度的升高而增大，當金屬的溫度降低時，它的電阻減小,當溫度降到-269℃（液氮溫度，為4K）左右時，水銀的電阻變?yōu)榱悖@種現(xiàn)象叫超導現(xiàn)象．我國研制的超導陶瓷的臨界溫度為77K，處于世界領先水平。編輯ppt超導陶瓷編輯ppt生物陶瓷這種陶瓷強度大,韌性好,與人體親和力好，目前它是人體骨骼和牙齒的重要移植材料。在這一領域我國處于世界領先水平。編輯ppt壓電陶瓷利用陶瓷，還可實現(xiàn)多種功能互換。如安放在打火機中的壓電陶瓷，一經(jīng)敲打即刻產(chǎn)生一個