《无机非金属材料的主角-硅》.ppt

第四章 非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角 硅,第一课时,硅元素(silicon)在地壳中的含量,氧48.6%,硅26.3%,铝7.73%,铁4.75%,钙3.45%,钠2.74%,钾2.47%,镁2.00%,氢0.16%,其他1.20%,硅26.3%,硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。,1、存在：没有游离态，只有化合态 2、分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。,一、硅单质,Si,最外层电子数是4，碳也是。,思考2：碳、硅原子主要显几价？,正四价（+4价）,思考1：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？,3、原子结构,4.物理性质,结构类似金刚石，为硬而脆的灰黑色固体, 熔点高,硬度大。,5.用途,晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料,硅太阳能电池,利用硅的半导体性能，制成光电池 ，将光能转化为电能。,6、硅的工业制法 ：,粗硅：,纯硅：,太阳能电池,电脑的中央处理器（CPU）,硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔记本一样大小了。,大规模集成电路,硅的用途非常广泛，可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制太阳能电池，制铝合金、铁合金等多种合金。,硅芯片,在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称之为“硅谷”，它是现代电子工业和计算机发展的基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常重要作用。以硅为基础而制成的晶体管是计算机的心脏。,硅在电子工业中重要作用,二氧化硅(SiO2),二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。是一种坚硬难熔的固体。,硅石,硅矿山,1.二氧化硅的存在,二、二氧化硅,水晶,晶体二氧化硅,玛 瑙,玛瑙,无定形二氧化硅,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,2.二氧化硅的结构.,SiO2 原子晶体,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,SiO2是正四面体的空间网状结构， 因此性质很稳定,坚硬难熔的固体， 熔沸点比较高， 不溶于水， 硬度比较大。,3.二氧化硅物理性质,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。,4.二氧化硅化学性质,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,是酸性氧化物,SiO2 + 2OH =SiO3 2-+ H2O,不与酸反应（除氢氟酸以外）,SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？,特殊性：不能与水反应,第四章 非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角 硅,第二课时,练习：1地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是 A熔点很高 B与水反应生成对应的酸 C坚硬 D可与烧碱反应生成盐 2下列物质中，主要成分不是SiO2的是 A金刚砂 B玛瑙 C水晶 D石英,B,A,( ),( ),3、实验室现提供下列试剂瓶, 细口磨口塞玻璃瓶 广口瓶 细口橡皮塞玻璃瓶 棕色广口瓶 细口塑料瓶， 如何存放下列药品?依据是什么? a.二氧化硅_b.氢氧化钠溶液 c.硝酸银晶体_ d.氢氟酸_ e.浓硫酸_,1.二氧化硅的存在,二、二氧化硅,2.二氧化硅的结构.,3.二氧化硅物理性质,4.二氧化硅化学性质,SiO2的化学性质（很不活泼）,2.特性 与HF的反应 SiO2 4HF = SiF4 2H2O *用途：雕刻玻璃,1.酸性氧化物 与碱性氧化物反应生成盐 SiO2 CaO = CaSiO3 与强碱反应生成盐和水 SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O 硅酸钠,高温,高温,高温,高温,5、二氧化硅的用途 由于SiO2具有优良的物理化学性能加上SiO2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。,光学纤维胃镜,石 英 制 品,水晶石英、玛瑙,二氧化硅用来制光导纤维,光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。 制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于 通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大， 一对光纤上可同时传送3万门电话。,76实验观察现象并填写下表,滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成,Na2SiO3溶液呈碱性，与酸反应生成了H2SiO3,Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl,三.硅酸 (H2SiO3),1、制备:,可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应,（1）硅酸的制备,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 （2）硅酸的性质 物理性质:白色,胶状,不溶于水的物 化学性质:弱酸性酸性比碳酸弱. H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3 不稳定性,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,（3）用途：可作干燥剂和催化剂的载体,四、硅酸盐,硅酸盐结构复杂的固态化合物， 一般都不溶于水。,1.含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,2.硅酸盐的表示方法：,化学式法：,氧化物法：,硅酸钠：Na2SiO3,硅酸钙：CaSiO3,硅酸钠：Na2O SiO2,硅酸钙： CaO SiO2,高岭石：Al2O3 2SiO2 2H2O,石棉：CaO 3MgO 4SiO2,沸石：Na2 O Al2O3 3SiO2 2H2O,云母： K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O,长石：K2O Al2O3 6SiO2,水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2,玻璃：Na2 O CaO 6SiO2,粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O,t,1.下列物质中属于纯净物的是( ) A.Na2CO310H2O B.水泥 C.纯净的盐酸 D.普通玻璃,3.下列物质有固定熔点的是（） A.水泥 B.玻璃C.Na2OSiO2 D.水玻璃,2.下列叙述正确的是( ) A.酸均不能与酸性氧化物反应 B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸 C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同 D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同,A,BD,C,课堂小测,第四章 非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角 硅,第三课时,1要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是 A纯碱溶液 B盐酸 C硫酸 D苛性钠溶液 2在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是焦炭 纯碱 碳酸钙 氢氟酸 浓硝酸烧碱溶液 氧化钙氮气 A B C D,课堂小测,3将过量的CO2分别通入 CaCl2溶液； Na2SiO3溶液； Ca(OH)2溶液； 饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是 A B C D 4、 高岭土是制造瓷器的主要原料，其组成可以表示为Al2Si2Ox(OH)y。其中x、y的数 值分别是 A7、2 B5、4 C6、3 D3、6,5下列表述正确的是（ ） A人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是SiO2 B在医疗上碳酸钠可用于治疗胃酸过多 C用于现代通讯的光导纤维的主要成分是高纯度的硅 D分散系中分散质粒子的直径：Fe(OH)3 悬浊液Fe(OH) 3 胶体FeCl3 溶液,6.下列说法正确的是( ) A.二氧化硅溶于水显酸性 B.二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3的水溶液)可以得到原硅酸. C.因为高温时,二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强. D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸,7用纯净的石英砂与烧碱溶液反应可以制 得水玻璃；将二氧化碳通入水玻璃中可制 得透明胶状物。请写出反应的化学方程式 及离子方程式。,最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3）， 其水溶液俗称为水玻璃， 硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀， 可用作肥皂填料、木材防火剂等 。,3.硅酸钠 （Na2SiO3）,关于硅酸盐说明：,1.除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水,2.硅酸钠是常见的可溶性硅酸盐之一，俗称泡花碱；它的水溶液俗称水玻璃，是一种粘合剂；,硅酸和二氧化硅的制备：,水玻璃可保存玻璃瓶中,但不能使用玻璃塞,要用橡胶塞,较强酸和可溶性硅酸盐反应制硅酸,五、硅酸盐工业,