第一節(jié) 無機非金屬材料主角-硅 第1課時

1、第一節(jié)第一節(jié)無機非金屬材料的主角無機非金屬材料的主角硅硅u硅元素硅元素(silicon)在地殼中的含量第在地殼中的含量第_位位氧氧48.6%硅硅26.3%鐵鐵4.75%u硅元素硅元素(silicon)在地殼中的含量第在地殼中的含量第_位位鋁鋁7.73%一、硅的存在和結(jié)構(gòu)一、硅的存在和結(jié)構(gòu) 硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子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、約占地殼總量的和土壤、約占地殼總量的90%90%以上。以上。都以化合態(tài)都以化合態(tài)存在于自然界，存在于自然界，主要以主要以氧化物氧化物及及硅酸鹽硅酸鹽的形式存在。的形式存在。1、存在、存在2、硅的原子結(jié)構(gòu)、硅

2、的原子結(jié)構(gòu) 硅原子和碳原子的最外電子層均有硅原子和碳原子的最外電子層均有4個電子，其原子既個電子，其原子既不易失去也不易得到電子，主要形成不易失去也不易得到電子，主要形成的化合物。的化合物。Si+148 42 +642C碳和硅二兄弟碳和硅二兄弟碳元素碳元素硅元素硅元素形成了無數(shù)種構(gòu)成人類和其它形成了無數(shù)種構(gòu)成人類和其它地球生物等的有機物，地球生物等的有機物，“統(tǒng)治統(tǒng)治了有機界了有機界”。煤、石油等有機化產(chǎn)品和材料煤、石油等有機化產(chǎn)品和材料是現(xiàn)代化的基石是現(xiàn)代化的基石構(gòu)成了地殼大部分巖石、沙子和構(gòu)成了地殼大部分巖石、沙子和土壤，土壤， “統(tǒng)治了地殼統(tǒng)治了地殼” 硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本硅是構(gòu)

3、成巖石與許多礦物的基本元素元素, “ 統(tǒng)治無機礦物界統(tǒng)治無機礦物界”硅酸鹽工業(yè)的陶瓷、玻璃、硅酸鹽工業(yè)的陶瓷、玻璃、水泥等使人類生活日新月異水泥等使人類生活日新月異1、存在形式、存在形式晶體硅晶體硅無定形硅無定形硅二、硅單質(zhì)二、硅單質(zhì)2、物理性質(zhì)：、物理性質(zhì)：晶體硅是灰黑色、晶體硅是灰黑色、有金屬光澤有金屬光澤、硬而脆的固、硬而脆的固體。晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，體。晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點熔點(1410)和沸點都很高，硬度大。和沸點都很高，硬度大。導電性介于導體和絕緣體之間。導電性介于導體和絕緣體之間。在高溫條件下，單質(zhì)硅能與在高溫條件下，單質(zhì)硅能與O2和和Cl2等非金屬等非金屬單質(zhì)反

4、應。單質(zhì)反應。常溫下化學性質(zhì)不活潑，只能跟常溫下化學性質(zhì)不活潑，只能跟F2、HF和和 NaOH溶液反應。溶液反應。Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2SiO2 SiO23 、硅單質(zhì)的化學性質(zhì)、硅單質(zhì)的化學性質(zhì)Si + 2Cl2 = SiCl44、硅的工業(yè)制備、硅的工業(yè)制備SiO22CSi(粗粗)2CO 高溫高溫SiCl42H2Si(純純)4HCl 高溫高溫Si(粗粗)2Cl2SiCl4 石英砂石英砂粗硅粗硅SiCl4純純硅硅5、用途、用途太陽能電池、計算機芯片以及半導體材料太陽能電池、計算機芯片以及半導體材料池池電電能能陽陽太太硅硅1、SiO2

5、的存在的存在硅石（硅石（12%）結(jié)晶形結(jié)晶形（石英晶體）（石英晶體）無定形無定形硅藻土硅藻土水晶水晶瑪瑙瑪瑙三、二氧化硅和硅酸三、二氧化硅和硅酸地球上存在的天然地球上存在的天然二氧化硅約占地殼二氧化硅約占地殼質(zhì)量的質(zhì)量的12，通稱硅石。，通稱硅石。石英石英水晶晶體二氧化硅晶體二氧化硅紫水晶紫水晶薔薇石英薔薇石英茶晶茶晶黃水晶黃水晶晶體二氧化硅晶體二氧化硅瑪瑙瑪瑙晶體二氧化硅晶體二氧化硅物理性質(zhì)物理性質(zhì):_化學穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性:_通常條件下，很穩(wěn)定通常條件下，很穩(wěn)定硬度大、熔點高、難溶于水硬度大、熔點高、難溶于水2、SiO2的物理化學性質(zhì)的物理化學性質(zhì)為什么二氧化硅和二氧化碳物理性質(zhì)有這為什么二

6、氧化硅和二氧化碳物理性質(zhì)有這么么大的差別？大的差別？是結(jié)構(gòu)上的不同是結(jié)構(gòu)上的不同SiOSiOSiO2 2是由是由SiSi和和O O按按1 1：2 2的比例組成的立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，沒有的比例組成的立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，沒有SiOSiO2 2 分子存在，只存在硅氧原子。分子存在，只存在硅氧原子。 因此性質(zhì)很穩(wěn)定因此性質(zhì)很穩(wěn)定 很不活潑，氫氟酸（很不活潑，氫氟酸（HFHF）是唯一可以與之反應的酸。）是唯一可以與之反應的酸。(1)(1)特性特性: :3、SiO2的化學性質(zhì)的化學性質(zhì):(2)(2)酸性氧化物酸性氧化物: : 高溫高溫(3)(3)、與鹽反應：、與鹽反應： Na2CO3+SiO2=Na2SiO3

7、+CO2CaCO3 +SiO2 = CaSiO3 + CO2 高溫 高溫 (4)(4)、弱氧化性：、弱氧化性：SiO2 + 2C Si + 2CO高溫高溫因為玻璃中含有因為玻璃中含有SiOSiO2 2，會與，會與NaOHNaOH反應生成硅反應生成硅酸鈉，使瓶塞與瓶口粘在一起而打不開。酸鈉，使瓶塞與瓶口粘在一起而打不開。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？所以，不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如所以，不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如NaOHNaOH、KOHKOH、NaNa2 2COCO3 3、NaNa2 2SiOSiO3 3等溶液。等溶液。實驗室能不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸？注意：玻璃中含有注意：玻璃中含有SiOSiO2 2，所以可以用，所以可以用HFHF來刻蝕玻璃。來刻蝕玻璃。某同學根據(jù)某同學根據(jù)氫氟酸反氫氟酸反應，推斷應，推斷性性 質(zhì)質(zhì)二氧化碳二氧化碳(CO2)二氧化硅二氧化硅(SiO2)SiO2與與CO2化學性質(zhì)的比較化學性質(zhì)的比較 22232222223223223高溫高溫酸性氧化物酸性氧化物與堿性氧化與堿性氧化物反應物反應與堿反應與堿反應與水反應與水反應與