第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角硅

第四章

非金屬及及其化合物

第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角—硅點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

教學(xué)目標(biāo)1.了解硅元素在自然界中的存在形式，知道硅、二氧化硅在信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，知道二氧化硅的性質(zhì)；了解硅酸的性質(zhì)及制法。2.以知識(shí)的學(xué)習(xí)為線索，掌握學(xué)習(xí)元素化合物的一般方法，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途和保存方法，提高自主學(xué)習(xí)的能力。3.通過了解新教材硅及其人物化合物的性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和辯證唯物主義世界觀和關(guān)心社會(huì)，熱愛生活的習(xí)慣。點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

硅元素(silicon)在地殼中的含量氧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%硅26.3%點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

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、約占地殼總量的90%以上。

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硅的分布與存在存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)分布：自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

Si最外層電子數(shù)是4，碳也是。思考2：碳、硅原子主要顯幾價(jià)，化學(xué)性質(zhì)是否活潑，與其它原子結(jié)合時(shí)是得失電子還是形成共用電子對(duì)？思考1：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)與它相同？+624+14284C1、硅的工業(yè)制法：

粗硅：

純硅：2C+SiO2===Si+2CO↑高溫Si+2Cl2====SiCl4SiCl4+2H2===Si+4HCl高溫一、硅單質(zhì)點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

2.物理性質(zhì)結(jié)構(gòu)類似金剛石，為硬而脆的灰黑色固體,熔點(diǎn)高,硬度大。點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

3.化學(xué)性質(zhì)在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑Si+O2===SiO2Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Si+2Cl2==SiCl44.用途

晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料硅太陽能電池利用硅的半導(dǎo)體性能，制成光電池，將光能轉(zhuǎn)化為電能。電腦的中央處理器（CPU）硅芯片的使用，使計(jì)算機(jī)的體積已縮小到筆記本一樣大小了。點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

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)體器件，還可以制太陽能電池，制鋁合金、鐵合金等多種合金。硅芯片點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

二氧化硅(SiO2)G63

二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石。是一種堅(jiān)硬難熔的固體。硅石硅礦山二、二氧化硅和硅酸（一）二氧化硅(SiO2)硅石(天然)結(jié)晶形無定形二、二氧化硅和硅酸點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

水晶晶體二氧化硅點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

瑪瑙瑪瑙點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖SiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定，硬度也很大。點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

堅(jiān)硬難熔的固體，熔沸點(diǎn)比較高，不溶于水，硬度比較大。1.物理性質(zhì)：（一）二氧化硅(silicondioxide)點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，為什么？

防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成有粘性的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起，不易打開。2.化學(xué)性質(zhì)②不能與水反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO===CaSiO3

高溫①是酸性氧化物SiO2+2OH—==SiO3

2-+H2O注：酸性氧化物絕大多數(shù)能與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸。④不與酸反應(yīng)（除氫氟酸以外）SiO2+4HF==SiF4

+2H2OG65③在高溫下與碳酸鹽的反G64SiO2+Na2CO3==CO2

+Na2SiO3高溫SiO2+CaCO3===CO2

+CaSiO3高溫玻璃花雕刻工藝和我們化學(xué)有什么深厚的合作關(guān)系？注：酸性氧化物一般都不與酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)提供下列試劑瓶,①細(xì)口磨口塞玻璃瓶②廣口瓶③細(xì)口橡膠塞玻璃瓶④棕色廣口瓶G61⑤細(xì)口塑料瓶，如何存放下列藥品?依據(jù)是什么?a.二氧化硅____b.氫氧化鈉溶液___c.硝酸銀晶體_____d.氫氟酸______e.濃硫酸__＿＿②③④⑤①二氧化硅(SiO2）二氧化碳(CO2)物理性質(zhì)與水反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與酸反應(yīng)與碳反應(yīng)熔沸點(diǎn)高、硬度大熔沸點(diǎn)低、硬度小不反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O不反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+NaOH=NaHＣO3

SiO2+CaO==CaSiO3

高溫CO2+Na2O=Na2CO3

SiO2+2C==Si+2CO高溫CO2+C==2CO高溫3、二氧化硅的用途由于SiO2具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能加上SiO2在自然界的廣泛存在，因此從古到今都被人類廣泛應(yīng)用。G61石英、瑪瑙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。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3萬門電話。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。（二）硅酸(H2SiO3)

干燥硅膠

濕硅膠

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，瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。用途：G62點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

實(shí)驗(yàn)探究:在試管中加入3—5mLNa2SiO3溶液(飽和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的體積比用水稀釋),滴入1—2滴酚酞溶液，再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時(shí)為止。靜置。觀察變化過程及其現(xiàn)象。點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

現(xiàn)象：結(jié)論：方程式：

滴入酚酞溶液呈紅色，滴入鹽酸有有白色膠狀沉淀產(chǎn)生Na2SiO3呈堿性，硅酸難溶于水.Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓H2SiO3===H2O+SiO2加熱點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

1、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是（）A.溶解性：CO2

<SiO2B.酸性：H2SiO3>H2CO3C.熔點(diǎn)：SiO2>CO2（干冰）D.硬度：SiO2<CO2

C點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

2、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來盛裝的是（）A.燒堿溶液B.濃硫酸C.氫氟酸D.碳酸鈉溶液

C點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

三、硅酸鹽硅酸鹽是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固態(tài)化合物，大多不溶于水?；瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

實(shí)驗(yàn)：取兩個(gè)小木條或?yàn)V紙條，分別放入蒸餾水和Na2SiO3飽和溶液中，使之充分吸收，浸透，取出稍瀝干(不再滴液)后，同時(shí)分別放置在酒精燈外焰處，觀察現(xiàn)象。點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

最簡(jiǎn)單的硅酸鹽是硅酸鈉（Na2SiO3），其水溶液俗稱為水玻璃，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。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

硅酸鹽的表示方法：①化學(xué)式法：②氧化物法：硅酸鈉：Na2SiO3硅酸鈣：CaSiO3硅酸鈉：Na2O·

SiO2硅酸鈣：CaO·SiO2點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

高嶺石：Al2O3

·

2SiO2·2H2O石棉：CaO

·

3MgO·4SiO2

沸石：Na2O

·Al2O3

·

3SiO2·2H2O云母：K2O·3Al2O3

·

6SiO2·2H2O長(zhǎng)石：K2O·

Al2O3

·6SiO2

水泥：3CaO

·SiO2,

2CaO·SiO2

玻璃：Na2O

·CaO·

6SiO2粘土：

Al2O3

·

2SiO2·2H2O無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃t

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。湘鄉(xiāng)水泥廠⑵生產(chǎn)過程：黏土和石灰石。兩磨、一燒。研磨→煅燒→再磨成細(xì)粉；硅酸三鈣(3CaO·SiO2)硅酸二鈣(2CaO·SiO2)混合物鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)⑴水泥的生產(chǎn)原料：⑶普通硅酸鹽水泥的成分：1水泥⑷水泥的性能：水泥具有水硬性。水泥、沙子和水的混合物——建筑黏合劑。水泥、沙子和碎石的混合物?；炷粒核嗌皾{：2、玻璃：⑵生產(chǎn)過程：純堿、石灰石和石英。

Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑高溫高溫⑴玻璃的生產(chǎn)原料：⑶普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2組成的混合物?；騈a2O·CaO·6SiO2；玻璃是混合物，無固定的熔沸點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)軟化。⑷玻璃的性能：3、陶瓷：

陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優(yōu)點(diǎn)，因此，陶瓷制品一直為人們所喜愛。家用陶瓷江西宜興，G63有陶都之稱。點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

隋代燒制的三彩陶駱駝江西景德鎮(zhèn)所燒制的瓷器傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥新型無機(jī)非金屬材料：新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

新型無機(jī)非金屬材料：1、新型無機(jī)非金屬材料的特征：（1）耐高溫、強(qiáng)度高；（2）具有電學(xué)性質(zhì)；（3）具有光學(xué)性質(zhì)；（4）具有生物功能；點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

2、結(jié)構(gòu)材料——高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：(1)氧化鋁陶瓷(人造剛玉)：氧化鋁透明陶瓷管氧化鋁陶瓷制品點(diǎn)此播放教學(xué)視頻

1.下列物質(zhì)中屬于純凈物的是()A