無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅課件教學(xué)內(nèi)容

第一節(jié)無(wú)機(jī)(wújī)非金屬材料的主角——硅Si-26.30%第一頁(yè)，共35頁(yè)。硅的存在(cúnzài)與分布存在：硅是親氧元素，沒(méi)有游離態(tài)，只有化合態(tài)（以氧化物和硅酸鹽的形式存在）分布：自然界中分布廣泛，是構(gòu)成礦物和巖石(yánshí)的基本元素。圖4-1硅的廣泛存在第二頁(yè)，共35頁(yè)。硅和碳一樣,其原子既不易失去電子，也不易得到電子，所以硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,主要(zhǔyào)形成四價(jià)化合物．CSi碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要(zhǔyào)元素硅是構(gòu)成(gòuchéng)巖石和許多礦物的主要元素從原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)硅第三頁(yè)，共35頁(yè)。硅有晶體(jīngtǐ)硅和無(wú)定形硅兩種同素異形體物性(wùxìnɡ)：化性：1、灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體(gùtǐ)2、熔點(diǎn)高、硬度大硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下，與氫氟酸、氟氣、強(qiáng)堿反應(yīng)。加熱情況下，也能跟一些非金屬(Cl2O2)反應(yīng)。一、硅單質(zhì)第四頁(yè)，共35頁(yè)。1、與氟氣反應(yīng)(fǎnyìng)：2、與氫氟酸反應(yīng)(fǎnyìng)：3、與強(qiáng)堿溶液(róngyè)反應(yīng)：4、與氯氣反應(yīng)：5、與氧氣反應(yīng)Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑Si+2Cl2==SiCl4Si+O2==SiO2△高溫第五頁(yè)，共35頁(yè)。5.用途(yòngtú)晶體(jīngtǐ)硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)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(yáng)能電池(diànchí)電腦的中央處理器（CPU）第六頁(yè)，共35頁(yè)。純硅的制備(zhìbèi)課本(kèběn)P819T第七頁(yè)，共35頁(yè)。結(jié)晶形（石英(shíyīng)晶體）無(wú)定形——硅藻土水晶(shuǐjīng)瑪瑙二、二氧化硅(èryǎnghuàguī)（SiO2）1、存在:硅石無(wú)色透明彩色環(huán)帶或?qū)訝钏К旇iO2是自然界中沙子、石英的主要成分。結(jié)晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。第八頁(yè)，共35頁(yè)。每1個(gè)Si原子周?chē)Y(jié)合4個(gè)O原子，Si在中心(zhōngxīn),O在四個(gè)頂角。同時(shí)每1個(gè)O原子周?chē)Y(jié)合2個(gè)Si原子相結(jié)合。硅原子(yuánzǐ)——二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)比為2：1，用SiO2來(lái)表示(biǎoshì)二氧化硅的組成,表示(biǎoshì)O與Si的原子個(gè)數(shù)比,不是分子式是化學(xué)式。[SiO4]四面體結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了SiO2具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)2、結(jié)構(gòu)第九頁(yè)，共35頁(yè)。思考與交流P76物理性質(zhì)(wùlǐxìngzhì):_____________________________化學(xué)(huàxué)穩(wěn)定性:_________________________通常條件下，很穩(wěn)定(wěndìng)硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水第十頁(yè)，共35頁(yè)。3、二氧化硅(èryǎnghuàguī)的化學(xué)性質(zhì)（通常很不活潑）1、具有(jùyǒu)酸性氧化物的通性（1）與強(qiáng)堿(qiánɡjiǎn)反應(yīng)生成鹽和水SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O硅酸鈉（2）與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽（有粘性，其溶液俗稱水玻璃）高溫SiO2＋CaOCaSiO3第十一頁(yè)，共35頁(yè)。實(shí)驗(yàn)室盛裝(shèngzhuāng)NaOH溶液的試劑瓶用橡膠塞而不用玻璃塞NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成(shēnɡchénɡ)Na2SiO3，使瓶塞部分粘結(jié)而無(wú)法打開(kāi)。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。原因(yuányīn)第十二頁(yè)，共35頁(yè)。SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O此反應(yīng)常用于雕刻(diāokè)玻璃2、特性與氫氟酸HF反應(yīng)思考:實(shí)驗(yàn)室為什么不用(bùyòng)玻璃瓶盛裝氫氟酸？HF能腐蝕(fǔshí)玻璃.因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。第十三頁(yè)，共35頁(yè)。二氧化碳

CO2二氧化硅

SiO2狀態(tài)氣態(tài)固態(tài)熔沸點(diǎn)硬度熔沸很低熔點(diǎn)高，硬度大水溶性能溶于水不溶于水化學(xué)性質(zhì)與酸——

用途人工降雨，滅火,飲料等P75,圖4－5與水反應(yīng)(fǎnyìng)與堿性(jiǎnxìnɡ)氧化物反應(yīng)與堿反應(yīng)(fǎnyìng)CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3不能反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O能與氫氟酸反應(yīng)SiO2＋CaO=CaSiO3高溫二氧化硅和二氧化碳的性質(zhì)比較第十四頁(yè)，共35頁(yè)。4、SiO2的用途(yòngtú)第十五頁(yè)，共35頁(yè)。現(xiàn)代通信用光纜光學(xué)纖維胃鏡用光導(dǎo)纖維做無(wú)開(kāi)刀手術(shù)光導(dǎo)纖維(ɡuānɡdǎoxiānwéi)手術(shù)頭燈光導(dǎo)纖維(ɡuānɡdǎoxiānwéi)第十六頁(yè)，共35頁(yè)。三、硅酸(ɡuīsuān)(H2SiO3)硅酸是一種白色粉末狀的固體，它不溶于水；是一種弱酸，酸性(suānxìnɡ)比碳酸還弱，不能使指示劑變色。第十七頁(yè)，共35頁(yè)。思考(sīkǎo)二氧化硅難溶于水，又不與水反應(yīng)，那么(nàme)，如何制得硅酸呢？第十八頁(yè)，共35頁(yè)。實(shí)驗(yàn)(shíyàn)4-1：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸現(xiàn)象結(jié)論方程式①滴入酚酞溶液(róngyè)呈紅色①Na2SiO3溶液(róngyè)呈堿性Na2SiO3+2HCl=H2SiO3（膠體）+2NaCl實(shí)驗(yàn)探究②滴入鹽酸有凝膠產(chǎn)生②硅酸難溶于水第十九頁(yè)，共35頁(yè)。生成的硅酸逐漸聚合(jùhé)而形成硅酸溶膠（能流動(dòng)），當(dāng)硅酸的濃度較大時(shí)，就會(huì)形成硅酸凝膠（不能流動(dòng)），硅酸凝膠經(jīng)過(guò)干燥脫水就形成硅膠。硅膠的用途：干燥劑（吸水），吸附劑（多孔），催化劑的載體。第二十頁(yè)，共35頁(yè)。用H2CO3可制得H2SiO3，可證明(zhèngmíng)H2SiO3的酸性比H2CO3弱。SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓

向Na2SiO3溶液中通(zhōnɡtōnɡ)如CO2也可生成H2SiO3第二十一頁(yè)，共35頁(yè)。四、硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般(yībān)不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。硅酸鈉（Na2SiO3),其水溶液俗稱(súchēnɡ)水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。是由硅、氧和金屬組成(zǔchénɡ)的化合物的總稱。第二十二頁(yè)，共35頁(yè)。實(shí)驗(yàn)(shíyàn)4-2放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論當(dāng)水分蒸發(fā)(zhēngfā)后燃燒當(dāng)水分(shuǐfèn)蒸發(fā)后不易燃燒用水玻璃浸泡過(guò)的木材或織物可防火制備木材防火劑的原料第二十三頁(yè)，共35頁(yè)。2、硅酸鹽組成(zǔchénɡ)表示硅酸鈉（Na2SiO3)鎂橄欖石（Mg2SiO4）鈣沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O活潑(huópo)金屬氧化物·較活潑(huópo)金屬氧化物·SiO2·H2ONa2O

·SiO22MgO

·SiO2CaO

·Al2O3·3SiO2·3H2O第二十四頁(yè)，共35頁(yè)。

K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2OK(Al3Si3O10)(OH)2練習(xí)第二十五頁(yè)，共35頁(yè)。傳統(tǒng)(chuántǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品(chǎnpǐn)陶瓷(táocí)水泥玻璃閱讀教材78-793、硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷玻璃水泥

3、硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷玻璃水泥

第二十六頁(yè)，共35頁(yè)。生產(chǎn)原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）生產(chǎn)設(shè)備：陶瓷窯生產(chǎn)過(guò)程：混合-成型-干燥-燒結(jié)-冷卻主要性質(zhì)(xìngzhì)：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型陶瓷第二十七頁(yè)，共35頁(yè)。生產(chǎn)原料：純堿、石灰石、石英（Na2CO3、CaCO3、SiO2）生產(chǎn)設(shè)備：玻璃窯反應(yīng)原理：主要(zhǔyào)成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2高溫SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑

SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑

高溫玻璃第二十八頁(yè)，共35頁(yè)。有色玻璃鋼化玻璃(ɡānɡhuàbōlí)加入(jiārù)了不同的金屬氧化物普通(pǔtōng)玻璃加熱接近熔化再急速冷卻玻璃第二十九頁(yè)，共35頁(yè)。生產(chǎn)(shēngchǎn)原料：石灰石、黏土（CaCO3、Al2O3·2SiO2·2H2O）生產(chǎn)(shēngchǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯主要成分：3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3水泥第三十頁(yè)，共35頁(yè)。具有(jùyǒu)特殊功能的含硅物質(zhì)1、碳化硅（SiC俗稱金剛砂），具有金剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙(shāzhǐ)、砂輪的磨料。2、硅鋼（鐵合金）導(dǎo)磁性(cíxìng)良好，用作變壓器鐵芯第三十一頁(yè)，共35頁(yè)。3、硅橡膠4、分子篩第三十二頁(yè)，共35頁(yè)。新型(xīnxíng)無(wú)機(jī)非金屬材