高中化學3.3含硅礦物與信息材料課件1蘇教版必修1

1、專題3從礦物到基礎(chǔ)材料 第三單元含硅礦物與信息材料回憶：硅元素在地殼中的含量怎樣？硅元素是地殼中含量僅次于氧元素，約占地殼總量的硅元素是地殼中含量僅次于氧元素，約占地殼總量的26.30 %含量：OSi Al Fe 硅元素在自然界主要有哪些存在形式？硅元素在自然界主要有哪些存在形式？鋯石礦與鋯石首飾鋯石礦與鋯石首飾(ZrO(ZrO2 2SiOSiO2 2) )紅柱石與紅柱石飾物紅柱石與紅柱石飾物(Al(Al2 2O O3 3SiOSiO2 2) )常常見見硅硅酸酸鹽鹽礦礦物物鈣鋁石榴子石鈣鋁石榴子石(CaO(CaOAlAl2 2O O3 33SiO3SiO2 2) ) 鎂橄欖石鎂橄欖石(2MgO

2、(2MgOSiOSiO2 2) ) 白榴石白榴石 KAlSiKAlSi2 2O O6 6 白云母白云母 KAlKAl3 3SiSi3 3O O1010(OH)(OH)2 2 沸石沸石 NaNa2 2(AlSi(AlSi2 2O O6 6) )2 2 2H 2H2 2O O 綠柱石綠柱石 BaBa3 3AlAl2 2SiSi6 6O O1818 矽線石矽線石 AlAl2 2SiOSiO5 5 硬玉硬玉 NaAl(SiNaAl(Si2 2O O6 6) ) 正長石正長石 KAlSiKAlSi3 3O O8 8 含硅化合物含硅化合物制備這些需要什么嗎制備這些需要什么嗎?3一、一、常見硅酸鹽常見硅酸鹽

3、硅酸鹽結(jié)構(gòu)穩(wěn)定復雜硅酸鹽結(jié)構(gòu)穩(wěn)定復雜, ,種類繁多種類繁多, ,通?？捎猛ǔ？捎枚醵趸韬徒饘傺趸锏男问絹肀硎?。化硅和金屬氧化物的形式來表示。l各元素寫成相應(yīng)的氧化物，元素的價態(tài)保各元素寫成相應(yīng)的氧化物，元素的價態(tài)保持不變。持不變。l順序按先金屬后非金屬順序按先金屬后非金屬,金屬元素中按金屬金屬元素中按金屬活動順序表依次排列，中間用活動順序表依次排列，中間用“”間隔。間隔。l注意改寫后應(yīng)與原來化學式中的原子個數(shù)注意改寫后應(yīng)與原來化學式中的原子個數(shù)比不變。比不變。方方 法法例如：滑石Mg3(Si4O10)(OH)2 可表示為3MgO4SiO2H2O 書寫下列硅酸鹽的氧化物形式書寫下列硅酸鹽

4、的氧化物形式鋯石：ZrO2SiO2 紅柱石：Al2O3SiO2 鈣鋁石榴子石：3CaOAl2O33SiO2 鎂橄欖石：2MgOSiO 掌握一種重要的硅酸鹽掌握一種重要的硅酸鹽硅酸鈉硅酸鈉 化學組成：化學組成：NaNa2 2SiOSiO3 3 物理性質(zhì)：物理性質(zhì)： 白色晶體，能溶于水，是極少數(shù)可溶白色晶體，能溶于水，是極少數(shù)可溶性硅酸鹽之一，它的水溶液俗稱性硅酸鹽之一，它的水溶液俗稱“水玻璃水玻璃”。 “水玻璃水玻璃”是無色粘稠液體是無色粘稠液體，是一種，是一種礦物膠礦物膠, ,它既不能它既不能燃燒又不易受腐蝕燃燒又不易受腐蝕, ,在建筑在建筑工業(yè)上可用作工業(yè)上可用作粘合劑粘合劑等。木等。木材浸

5、過水玻璃后材浸過水玻璃后, ,具有具有防腐防腐性能性能且不易著火。水玻璃還且不易著火。水玻璃還可用作可用作耐火材料耐火材料。Na2SiO3+CO2+H2O = Na2CO3+H2SiO3“水玻璃水玻璃”長期暴露在空氣中會變質(zhì)長期暴露在空氣中會變質(zhì),硅酸鈉要密封保硅酸鈉要密封保存且不能用玻璃塞試劑瓶存且不能用玻璃塞試劑瓶結(jié)論：硅酸是弱酸，酸性比碳酸弱結(jié)論：硅酸是弱酸，酸性比碳酸弱傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品傳統(tǒng)的硅酸鹽產(chǎn)品1.1.水泥工業(yè)水泥工業(yè)水水 泥泥原料原料設(shè)備設(shè)備主要性質(zhì)主要性質(zhì)反應(yīng)條件反應(yīng)條件水泥水泥成分成分硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣3CaO3CaOSiOSiO2 2

6、、 2CaO2CaOSiOSiO2 2、3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3水水 泥泥 回回 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 窯窯高溫高溫水硬性水硬性石灰石、黏土、輔助原料石灰石、黏土、輔助原料( (包括石膏包括石膏) )水泥回轉(zhuǎn)窯水泥回轉(zhuǎn)窯水泥在建筑行業(yè)大顯身手水泥在建筑行業(yè)大顯身手水水 泥泥 電電 阻阻水泥水泥 2.玻璃玻璃一種較為透明的固體物質(zhì)一種較為透明的固體物質(zhì),廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用于建筑物，用來隔風或透光于建筑物，用來隔風或透光.變色玻璃變色玻璃鋼鋼化化玻玻璃璃光學玻璃光學玻璃防火防火防彈防彈玻璃玻璃玻玻 璃璃原料原料設(shè)備設(shè)備反應(yīng)條件反應(yīng)條件成分成分Na2OCaO6SiO2玻璃熔爐玻璃熔爐高溫高溫純堿、石

7、灰石、石英純堿、石灰石、石英 主要性質(zhì)主要性質(zhì)無固定熔點無固定熔點主要反應(yīng)：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 幾幾種種常常見見玻玻璃璃簡簡介介普通玻璃普通玻璃因混有鐵的化合物顯淺綠色因混有鐵的化合物顯淺綠色藍玻璃藍玻璃紅玻璃紅玻璃化學儀器玻璃化學儀器玻璃如試管等如試管等光學儀器玻璃光學儀器玻璃如放大鏡如放大鏡鋼化玻璃鋼化玻璃光纖玻璃光纖玻璃光導纖維光導纖維：1964年年8月華裔月華裔科學家高錕首先提出用?？茖W家高錕首先提出用玻璃纖維代替金屬導線，被璃纖維代替金屬導線，被譽為譽為“纖維光學之父纖維光學之父”。比頭發(fā)絲還細的一對光導比頭發(fā)絲

8、還細的一對光導纖維上同時傳送纖維上同時傳送3萬門電話萬門電話且中繼距離長達且中繼距離長達2050Km，保密性能好。，保密性能好。 在原料里加入某些金屬氧化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，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。使玻璃呈現(xiàn)出特征顏色。 把普通玻璃放在把普通玻璃放在電爐里加熱，使它軟電爐里加熱，使它軟化，然后急速冷卻，化，然后急速冷卻，得到鋼化玻璃。其機得到鋼化玻璃。其機械強度比普通玻璃大械強度比普通玻璃大46倍，不易破碎倍，不易破碎。 在普通玻璃中加入著色劑，如在普通玻璃中加入著色劑，如加入加入MnOMnO2 2為紫色；為紫色；FeOFeO、K K2

9、 2CrCr2 2O O7 7燒成燒成綠色。綠色。幾種常見玻璃的特性和用途幾種常見玻璃的特性和用途用途用途運動器材；微波通訊器材；運動器材；微波通訊器材；汽車、火車的窗玻璃等汽車、火車的窗玻璃等特性特性耐高溫、耐腐蝕、耐高溫、耐腐蝕、強度大、質(zhì)輕、抗震強度大、質(zhì)輕、抗震 特性特性:膨脹系數(shù)小、膨脹系數(shù)小、耐酸堿、耐酸堿、強度大、強度大、濾光濾光用途用途化學儀器；高壓水化學儀器；高壓水銀燈、燈殼等銀燈、燈殼等特性特性透光性能好、有折透光性能好、有折光性和色散性。光性和色散性。用途用途眼鏡鏡片；照相機、眼鏡鏡片；照相機、顯微鏡、望遠鏡、顯微鏡、望遠鏡、凹凸透鏡等光學儀凹凸透鏡等光學儀器等器等特性特

10、性耐腐蝕、不怕燒、不耐腐蝕、不怕燒、不導電、不吸水、隔熱導電、不吸水、隔熱、吸聲、吸聲用途用途太空飛行員的衣服太空飛行員的衣服、玻璃鋼等、玻璃鋼等3.陶瓷陶瓷 遠古時代遠古時代,由于人們在長期生活中由于人們在長期生活中經(jīng)常與泥土打交道經(jīng)常與泥土打交道,逐漸發(fā)現(xiàn)泥土與適量逐漸發(fā)現(xiàn)泥土與適量水混合后就具有黏性和可塑性水混合后就具有黏性和可塑性,可以隨意可以隨意把它塑造成各種形狀。在太陽下曬干后把它塑造成各種形狀。在太陽下曬干后，泥土變硬，再經(jīng)過火燒到一定的溫度，泥土變硬，再經(jīng)過火燒到一定的溫度，泥坯變得堅硬，就既不怕水又耐火了，泥坯變得堅硬，就既不怕水又耐火了。人類創(chuàng)造的第一個新物質(zhì)。人類創(chuàng)造的第

11、一個新物質(zhì)-陶瓷，陶瓷，從此就誕生了。人類文明得到進步從此就誕生了。人類文明得到進步. 陶瓷的起源陶瓷的起源古代制陶過程現(xiàn)代陶瓷的應(yīng)用陶瓷刀陶瓷刀高速軸承高速軸承氮化硅陶瓷轉(zhuǎn)子氮化硅陶瓷轉(zhuǎn)子陶瓷發(fā)熱片陶瓷發(fā)熱片陶瓷骨骼陶瓷骨骼光學陶瓷光學陶瓷思考：硅在自然界中無游離態(tài)，為思考：硅在自然界中無游離態(tài)，為什么？是不是單質(zhì)硅的性質(zhì)很活潑？什么？是不是單質(zhì)硅的性質(zhì)很活潑？ 一、硅1 1物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：（1 1）硅是灰色，有金屬光澤的硬而脆）硅是灰色，有金屬光澤的硬而脆的固體固體。的固體固體。（2 2）它的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔沸點）它的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔沸點高，硬度大。高，硬度大。（3 3）良好的

12、半導體材料）良好的半導體材料。2. 2. 硅的化學性質(zhì)硅的化學性質(zhì)（1 1）常溫下，化學性質(zhì)不活潑，除氟氣、常溫下，化學性質(zhì)不活潑，除氟氣、氫氟酸和強堿外，硅不跟其他物質(zhì)（如氧氣氫氟酸和強堿外，硅不跟其他物質(zhì)（如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等）起反應(yīng)。、氯氣、硫酸、硝酸等）起反應(yīng)。（2 2）加熱條件下，能跟一些非金屬反應(yīng)）加熱條件下，能跟一些非金屬反應(yīng)。Si+O2=SiO2（3）常溫下能與氟氣（F2）、氫氟（HF）反應(yīng) 。Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4 +2H2 硅的用途硅是一種重要的非金屬單質(zhì)，它的用途非常廣泛。作為良硅是一種重要的非金屬單質(zhì)，它的用途非常廣泛。作為良好的半導體材料，

13、硅可用來制造集成電路、晶體管、硅整好的半導體材料，硅可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件，還可以制成太陽能電池，可制成有良流器等半導體器件，還可以制成太陽能電池，可制成有良好導磁性、耐酸性的合金。好導磁性、耐酸性的合金。晶體管晶體管衛(wèi)星的翅膀衛(wèi)星的翅膀汽車的尾巴汽車的尾巴在太陽能方面的利用在太陽能方面的利用二、二氧化硅 1.存在形式：沙子、石英、水晶、硅藻土硅石硅石結(jié)晶形（石英）結(jié)晶形（石英）無定形（硅藻土）無定形（硅藻土）水晶水晶瑪瑙瑪瑙石石 英英 制制 品品2.結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：SiOSiO2 2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定 3.

14、二氧化硅的化學性質(zhì)二氧化硅的化學性質(zhì) 不活潑不活潑（1）SiO2是是H2SiO3的酸酐，具有酸的酸酐，具有酸性氧化物的通性性氧化物的通性SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO CaSiO3高溫（2）特性）特性SiO2+4HF=SiF4+2H2O 雕刻玻璃雕刻玻璃SiO22C Si 2CO高溫高溫SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 高溫高溫（3）弱氧化性）弱氧化性（4）與鹽反應(yīng)）與鹽反應(yīng)SiO2 +Na2CO3 Na2SiO3 + CO2高溫高溫 討論 ：實驗室能否用帶玻璃塞的玻實驗室能否用帶玻璃塞的玻璃瓶盛放氫氧化鈉溶液？璃瓶盛放氫氧化鈉溶液？實驗室能否用

15、玻璃瓶盛放實驗室能否用玻璃瓶盛放HFHF溶液？溶液？二氧化硅的應(yīng)用二氧化硅的應(yīng)用瑪瑙飾品瑪瑙飾品石英坩堝石英坩堝光導纖維光導纖維 各各種種水水晶晶飾飾品品光學纖維胃鏡光學纖維胃鏡4.用途：(1)SiO(1)SiO2 2是制造光導纖維的主要原料。是制造光導纖維的主要原料。(2)(2)石英制作石英玻璃、石英電子表、石英鐘等。石英制作石英玻璃、石英電子表、石英鐘等。(3)(3)水晶常用來制造電子工業(yè)的重要部件、光學儀器、工水晶常用來制造電子工業(yè)的重要部件、光學儀器、工藝品等。藝品等。(4)(4)石英砂常用作制玻璃和建筑材料石英砂常用作制玻璃和建筑材料。光導纖維光導纖維光導纖維的應(yīng)用光導纖維的應(yīng)用（1）光纖通信（光纜）：）光纖通信（光纜）：是利用激光作載波由光