專題：無機非金屬材料的主角-硅 【教學PPT課件 高中化學優(yōu)質(zhì)課】

高中化學必修一第四章第一節(jié)

無機非金屬材料的主角---硅2005年3月28日，鄧中翰接受國家主席胡錦濤為他頒發(fā)的共和國最高獎勵――國家科技進步一等獎?！啊钡恼Q生徹底改寫了蓬勃發(fā)展的中國IT業(yè)無“芯”的歷史。中國芯晶體硅Al-7.73%O-48.60%Si-26.30%地殼中元素質(zhì)量分數(shù)思考：硅在自然界中的存在形態(tài)？一、硅(Si)硅是一種親氧元素，在自然界中主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在。硅的物理性質(zhì)：1）晶體硅是灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體2）熔、沸點高，硬度大3）晶體硅是良好的半導體硅的物理性質(zhì)晶體硅單晶硅單質(zhì)硅3s23p228.0914Si硅1、硅硅晶體硅無定形硅同素異形體（1）存在主要存在形式主要化合價原子結(jié)構(gòu)示意圖

硅

碳化合態(tài)游離態(tài)，化合態(tài)+4+2+4+14284+624碳和硅元素的比較硅的化學性質(zhì)

性質(zhì)SiC相似點1、常溫下化學性質(zhì)穩(wěn)定2、加熱條件下都能與氧氣反應3、與H2的反應不同點1、與某些酸

的反應2、與強堿反應Si+O2=SiO2C+O2=CO2Si+4HF=SiF4↑+2H2↑——Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑不反應不反應不反應很困難很困難1、硅硅晶體硅無定形硅同素異形體（1）存在（2）用途：半導體材料，硅芯片硅的用途：集成電路、晶體管、硅整流器等半導體材料高純硅：半導體材料。集成電路、晶體管、硅整流器等半導體材料，還可以制成太陽能電池。變壓器鐵芯（含硅4%的鋼有導磁性）耐酸設備（含硅15%左右的鋼有耐酸性）制合金氧化物及硅酸鹽結(jié)晶形（石英晶體）無定形——硅藻土瑪瑙天然的SiO2

硅石二、二氧化硅(

SiO2)1.SiO2在自然界的存在水晶硅藻土石英水晶紫水晶薔薇石英茶水晶黃水晶瑪瑙光導纖維光纜物理性質(zhì)：化學性質(zhì)：熔點高，硬度大的固體不溶于水穩(wěn)定，不活潑思考為什么二氧化硅和二氧化碳物理性質(zhì)有這么大的差別？SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)思考為什么二氧化硅和二氧化碳物理性質(zhì)有這么大的差別？是結(jié)構(gòu)上的不同設疑:實驗室中盛放堿液的試劑瓶與盛放其它溶液的試劑瓶有何不同？為什么？2.SiO2的化學性質(zhì)

SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O

實驗室盛裝NaOH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SiO2）二氧化硅的特性：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O石英研缽光導纖維3.二氧化硅的用途石英坩堝瑪瑙紫水晶（2）用途：光導纖維石英鐘表,水晶眼鏡片瑪瑙手鐲，精密儀器軸承

連連看

SiO2制品物理性質(zhì)

光導纖維熔點高

石英坩堝光的折射作用好

瑪瑙精制密軸承硬度大

水晶杯難溶于水4、二氧化硅和二氧化碳性質(zhì)比較

物質(zhì)物理性質(zhì)化學性質(zhì)狀態(tài)熔沸點與水反應與NaOH溶液反應與堿性氧化物反應CO2氣態(tài)低CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+2H2OCO2+CaO==CaCO3SiO2固態(tài)高不反應SiO2+2NaOH=Na2SiO3+2H2OSiO2+CaOCaSiO3高溫與酸反應——4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O三、硅酸（H2SiO3）硅膠實驗4-1制取硅酸操作現(xiàn)象結(jié)論化學方程式滴入酚酞后溶液變?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。a、Na2SiO3溶液呈堿性；b、生成不溶于水的白色膠狀沉淀硅酸。Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3(膠體)

思考：分析以上制取原理，若將CO2通入

Na2SiO3溶液中有何現(xiàn)象?

(溫馨提示:碳酸的酸性強于硅酸的酸性)

Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3(膠體)強酸制取弱酸的原理Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3(膠體)

H2SiO3=SiO2+H2O活動與探究：

硅酸是一種比碳酸還要弱的酸。請設計一個簡單實驗，證明硅酸的酸性比碳酸弱Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3(膠體)稀鹽酸Na2CO3NaHCO3Na2SiO3生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。常常用做干燥劑。也可用做催化劑的載體。四、硅酸鹽結(jié)構(gòu)復雜，一般不溶于水，化學性質(zhì)很穩(wěn)定1.最簡單的硅酸鹽：硅酸鈉（Na2SiO3)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。硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論當水分蒸發(fā)后燃燒當水分蒸發(fā)后不易燃燒用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火（制備木材防火劑的原料）取兩片紙條分別用蒸餾水和Na2SiO3

溶液浸濕，用酒精燈加熱觀察例如：Na2SiO3:KAlSi3O8

：Ca(Al2Si3O10)·3H2O：2.硅酸鹽的表示方法硅酸鹽種類繁多，結(jié)構(gòu)復雜，組成各異，通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示。CaO·Al2O3·3SiO2·3H2ONa2O·SiO2K2O·AI2O3·6SiO23.傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品金剛砂硅鋼硅橡膠生物陶瓷水泥玻璃陶瓷主要原料設備原理主要成分物質(zhì)類別水泥、玻璃、陶瓷的比較石灰石黏土石灰石、純堿石英黏土回轉(zhuǎn)窯玻璃熔爐陶瓷爐復雜復雜混合物混合物Na2SiO3、CaSiO3、SiO2Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑復雜3CaO●S