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第四章非金屬及其化合物第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角----硅你知道硅谷嗎?
高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū),電子技術(shù)研究中心,計算機(jī)生產(chǎn)的重要基地,位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端.Si元素在地殼中的含量排在第幾位?你知道嗎?錦繡中華主要成份:SiO2主要成份:SiO2在地殼中硅的含量為26.3%,僅次于氧。硅的氧化物及硅酸鹽夠成了地殼大部分的巖石、沙子和土壤,約占地殼質(zhì)量的90%以上。在無機(jī)非金屬材料中,硅一直扮演中主要角色。一、二氧化硅和硅酸閱讀、思考:地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的_____%,存在形態(tài)有_______和________兩大類,統(tǒng)稱______。1.二氧化硅(SiO2)12結(jié)晶形無定形硅石石英水晶瑪瑙二氧化硅的晶體空間結(jié)構(gòu)二氧化硅的用途光學(xué)纖維胃鏡用光導(dǎo)纖維做手術(shù),不用開刀二氧化硅的用途制晶體硅石英坩堝光導(dǎo)纖維石英手表光學(xué)儀器耐磨器皿SiO2精密儀器軸承思考與交流:請同學(xué)們思考P76的問題并和前后左右的同學(xué)進(jìn)行交流。SiO2具有哪些物理性質(zhì)?化學(xué)穩(wěn)定性如何?SiO2的這些性質(zhì)是由什么決定的?請將你的認(rèn)識寫在下面橫線上,物理性質(zhì):_____________________化學(xué)穩(wěn)定性:___________________堅硬難熔的固體,熔沸點(diǎn)比較高,不溶于水,硬度比較大。常溫下非常穩(wěn)定二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)活動與探究:二氧化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,能否與HCl、H2S04、HN03、HF發(fā)生反應(yīng)?結(jié)論:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O快樂體驗:試一試怎樣能在玻璃上雕刻花紋。(玻璃的主要成分是SiO2)可以與氫氟酸反應(yīng),放出氣體設(shè)問:CO2和SiO2作為酸性氧化物能與哪些物質(zhì)反應(yīng)?與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)SiO2+CaOCaSiO3高溫SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O二氧化碳
二氧化硅
狀態(tài)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與水與堿與堿性氧化物與酸
用途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O固態(tài)熔沸點(diǎn)低氣態(tài)熔沸點(diǎn)高、硬度大——
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
人工降雨,滅火等
裝飾、石英坩堝、光纖等二氧化碳和二氧化硅的物理化學(xué)性質(zhì)及用途比較SiO2+CaO=CaSiO3高溫探究實驗4-13-5mL硅酸鈉溶液1-2滴酚酞稀鹽酸先后2、硅酸
現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式離子方程式SiO32-+2H+==H2SiO3↓Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓a、Na2SiO3溶液呈堿性,b、可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸,c、先形成硅酸溶膠,后形成硅酸凝膠,d、靜置則形成硅酸沉淀。滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色,再滴入稀鹽酸,溶液紅色變淺至無色,同時有白色膠狀沉淀產(chǎn)生探究實驗23-5mL硅酸鈉溶液CO2
現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式通入CO2后溶液由紅色變淺至無色,同時有白色膠狀沉淀產(chǎn)生可溶性硅酸鹽與CO2反應(yīng)生成不溶于水的硅酸Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓制取原理:強(qiáng)酸制弱酸酸與鹽的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律之一較強(qiáng)酸+較弱酸鹽較弱酸+較強(qiáng)酸鹽小測驗:你知道CO2通入到CaCl2溶液中有現(xiàn)象嗎?性質(zhì):不溶于水、不穩(wěn)定、極弱酸(酸性比碳酸還弱)制法:SiO32-+2H+==H2SiO3↓SiO32-+H2O+CO2==H2SiO3↓+CO32-H2SiO3==SiO2+H2OH2SiO3+NaOH==Na2SiO3+H2O小結(jié)
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。用途思考、討論:C、Si原子結(jié)構(gòu)相似,形成的氧化物CO2、SiO2性質(zhì)卻有很大的差別,為什么呢?CSi二、硅酸鹽硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜,一般都不溶于水1、硅酸鈉(Na2SiO3)溶于水,其水溶液俗稱為水玻璃,可制備硅膠、木材防火劑等2、硅酸鹽組成表示硅酸鈉(Na2SiO3)鎂橄欖石(Mg2SiO4)鈣沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2ONa2O
·SiO22MgO
·SiO2CaO
·Al2O3·3SiO2·3H2O無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃閱讀教材783、硅酸鹽產(chǎn)品------陶瓷玻璃水泥
1陶瓷:原料——黏土2玻璃:原料——純堿、石灰石和石英;3水泥:原料——黏土和石灰石;適量石膏;硅酸鹽產(chǎn)品簡介:產(chǎn)品主要原料主要設(shè)備反應(yīng)條件主要反應(yīng)或主要成分主要性質(zhì)水泥粘土、石灰石、石膏(適量)水泥回轉(zhuǎn)窯高溫硅酸三鈣:3CaO·SiO2硅酸二鈣:2CaO·SiO2鋁酸三鈣:3CaO·Al2O3水硬性玻璃
純堿、石灰石、石英
玻璃窯高溫Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑成分:Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
硅酸鹽產(chǎn)品碳化硅(金剛砂,SiC):硬度大硅鋼:高導(dǎo)磁性硅橡膠:良好的彈性分子篩:吸附劑、催化劑新型無機(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)陶瓷等科學(xué)視野結(jié)構(gòu)陶瓷科學(xué)視野科學(xué)視野用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷做的發(fā)動機(jī)葉片生物陶瓷科學(xué)視野三、硅單質(zhì)1、存在:硅有晶體硅和無定形硅兩種。2、物理性質(zhì):晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石,熔點(diǎn)(1410℃)和沸點(diǎn)都很高,硬度大。3、化學(xué)性質(zhì):常溫下硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不活潑導(dǎo)電
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