《硅无机非金属材料》PPT课件.ppt

普 通 高 中 课 程 标 准 实 验 教 科 书 化 学 1（ 必 修 ）第 四 章第 一 节 硅 无 机 非 金 属 材 料 【 学 习 目 标 】 1 了 解 硅 在 自 然 界 的 含 量 、 存 在 、 了 解 硅 的 重 要用 途 ， 了 解 硅 单 质 的 物 理 性 质 。 2 了 解 二 氧 化 硅 的 物 理 性 质 和 用 途 、 掌 握 二 氧 化硅 的 化 学 性 质 。 3 了 解 硅 酸 的 性 质 和 制 备 。 4 了 解 硅 酸 盐 的 重 要 用 途 及 组 成 、 掌 握 Na2SiO3的 化 学 性 质 。 5. 体 会 组 成 材 料 的 物 质 的 性 质 与 材 料 性 能 的 密 切关 系 ， 认 识 新 材 料 的 开 发 对 人 类 生 产 、 生 活 的 重要 影 响 ， 学 会 关 注 与 化 学 有 关 的 社 会 热 点 问 题 ，激 发 他 们 学 习 化 学 的 热 情 。 问 题 组 1 1、 Si属 于 哪 类 物 质 ？ 其 原 子 结 构 示 意 图 是怎 样 的 ？ 2、 在 已 学 过 的 元 素 中 ， Si与 谁 的 结 构 和 性质 类 似 ？ 3、 请 根 据 前 边 所 学 的 碳 单 质 、 硫 单 质 、 氯气 等 归 纳 非 金 属 单 质 有 哪 些 共 同 性 质 ？ 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% 1.硅 的 物 理 性 质a.单 质 硅 有 和 两 种 , 它 们 都 是 硅 元 素 的 。 b.晶 体 硅 是 色 、 有 光 泽 、 硬 而 脆 的 固 体 ， 单 质 硅 的 导 电 性 介 于 和 之 间 ， 故 用 来 作 材 料 。晶 体 硅 无 定 形 硅灰 黑 金 属导 体 绝 缘 体半 导 体 同 素 异 形 体 （ 1） 常 温 下 ， 化 学 性 质 稳 定 例 如 ， 常 温 下 ， 不 易 与 H2、 O2、 Cl2、 硫 酸 、 硝 酸 、 盐 酸 等 物 质 反 应 只 与 碱 、 氢 氟 酸 、 氟 气 反 应 ，Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2 2.硅 的 化 学 性 质 （ 2） 加 热 ， Si能 与 某 些 非 金 属 单 质 反 应（ 燃 烧 ， 放 出 大 量 的 热 ）Si+O2=SiO2 Si+2Cl2=SiCl4高 温 3.硅 的 制 备SiO2 +2 C=Si+2CO高 温? 指 出 上 反 应 中 的 氧 化 剂 和 还 原 剂 。 上 述 反 应 属 于 哪 种 基 本 反 应 类 型 ? 硅 的 提 纯 原 理 ： 在 高 温 下 让 粗 硅 （ Si） 与 氯 气 （ Cl2）反 应 ， 其 产 物 在 高 温 下 被 氢 气 （ H 2） 还 原而 得 到 较 纯 的 硅SiCl4+2H 2=Si+4H Cl高 温 （ 高 纯 硅 99.9999999 ）提纯硅 Si + 2Cl2= SiCl4高 温粗 硅SiO2 +2C = Si + 2CO高 温 粗 硅制 粗 硅4.工 业 上 单 质 硅 的 制 取 5、 硅 的 用 途 制 集 成 电 路 、 晶 体 管 、 硅 整 流 器 等 半 导 体 材 料 含 硅 4%的 钢 可 制 变 压 器 铁 芯 含 硅 15%的 钢 具 有 耐 酸 性 ， 制 耐 酸 设 备 硅 芯 片 ； 半 导 体 材 料 二 、 SiO2与 光 导 纤 维 问 题 组 2课 本 P108回 答 以 下 问 题 、 二 氧 化 硅 具 有 什 么 样 的 物 理 性 质 ？ 哪 些常 见 的 物 质 主 要 成 分 是 二 氧 化 硅 ？ 2、 从 物 质 分 类 的 角 度 来 看 ， 二 氧 化 硅 属 于_（ 选 填 “ 两 性 ” “ 酸 性 ” “ 碱 性 ” ）氧 化 物 ， 预 测 它 能 与 哪 些 物 质 反 应 ？ 晶 体 的 化 学 式 为 SiO2,不 表 示 有 SiO2分 子 组 成 ， 晶 体 中 只 有 Si、 O原 子 ， 无 分子 存 在 。注 意 ：二 、 二 氧 化 硅 1.存 在 ： 沙 子 、 石 英 （ 透 明 的 石 英 即 水 晶 ）2.物 性 ： 晶 体 硬 度 ,熔 点 , 溶 于水 大 高 难硅 藻 土 （ 具 有 较 强 的 吸 附 性 ） 3.二 氧 化 硅 的 化 学 性 质（ 1） 与 强 碱 ： 不 活 泼SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O?你 学 过 哪 些 酸 性 氧 化 物 ？ 能 发 生 哪 些 反 应 ？注 ： 盛 放 碱 液 的 试 剂 瓶 不 能 用 玻 璃 塞 ， 可 用 橡 胶 塞 （ 或 软 木 塞 ） 。（ 矿 物 胶 ）因 为 碱 会 和 玻 璃 中 的 SiO2反 应 生 成 具 有 黏 性 的矿 物 胶 （ Na2SiO3 ） ,会 将 塞 子 和 瓶 口 黏 住 。 （ 3） 与 某 些 盐 ：CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高 温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高 温（ 2） 与 碱 性 氧 化 物 ：SiO2+CaO=CaSiO3高 温（ 制 玻 璃 原 理 ） 二 氧 化 硅 的 注 意 点 ：不 与 水 反 应 SiO2+H2OH2SiO3 与 氢 氟 酸 反 应SiO2+4HF=SiF4+2H2O用 途 ： 刻 蚀 玻 璃 花 纹结 论 ： 氢 氟 酸 不 能 用 玻 璃 瓶 盛 装 ，而 盛 在 塑 料 瓶 （ 铅 制 容 器 ） 。 4.二 氧 化 硅 的 用 途 制 造 光 导 纤 维 和 石 英 表 中 的 压 电 材 料 水 晶 ： 制 造 电 子 部 件 和 光 学 仪 器注 意 ： 硅 和 二 氧 化 硅 的 用 途 易 混 淆 【 阅 读 小 结 】 CO2与 SiO2的 比 较化 学 式 CO2 SiO2分 类 酸 性 氧 化 物物 理性 质 (1)无 色 无 味 气 体(2)能 溶 于 水 (1:1常 温 )(3)比 空 气 重(4)无 毒 (1)无 色 晶 体(2)不 溶 于 水(3)熔 、 沸 点 较 高(4)硬 度 大酸 性 氧 化 物 化学性质 (1)酸 性 氧 化 物CO2+H2O= H2CO3CO2+CaO= CaCO3CO2+2OH- = +H2O(2)弱 氧 化 性CO2+C = 2CO(3)与 盐 反 应 (在 溶 液 中 )CO2+Na2CO3+H2O= 2NaHCO3(4)不 与 酸 反 应 (1)酸 性 氧 化 物(2)弱 氧 化 性(3)与 盐 反 应 (固 体 )(4)与 氢 氟 酸 反 应高 温 高 温高 温不 与 水 反 应SiO2+CaO= CaSiO3SiO2+2OH - = +H 2O高 温SiO2+2C= Si+2CO SiO2+CaCO3 = CaSiO 3 +CO2高 温SiO2+4H F=SiF4+2H 2O (腐 蚀 玻 璃 ）CO23CO 23SiO 用途 (1)化 工 原 料 ： 制 纯 碱 、尿 素 ；(2)灭 火(3)干 冰 用 人 工 降 雨 ；(4)制 碳 酸 饮 料 等 天 然 存 在 ： 石 英 水 晶 硅 藻 土(1)水 晶 用 于 制 造 电 子仪 器 的 重 要 部 件 、 光学 仪 器 、 工 艺 品(2)光 导 纤 维 原 料(3)制 玻 璃 水 晶 制 品 三 、 硅 酸 盐 与 无 机 非 金 属 材 料无 机 非 金 属 材 料 一 般 耐 高 温 、 温 度 高 、 抗腐 蚀 ， 有 些 材 料 还 有 独 特 的 光 电 特 性 。 主要 包 括 陶 瓷 、 玻 璃 、 无 机 非 金 属 涂 层 等 三 、 硅 酸 盐 与 无 机 非 金 属 材 料玻 璃 水 泥 陶 瓷原 料 纯 碱 、 石 灰 石 、石 英 粘 土 、石 灰 石 粘 土反 应原 理 CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2NaCO3+SiO2Na 2SiO3+CO2 高 温 下 发 生复 杂 的 物 理 、化 学 变 化 烧 结 时 发 生 复 杂物 理 、 化 学 变 化反 应条 件 高 温 高 温 高 温生 产过 程 原 料 熔 体 玻 璃 磨 烧 磨 混 合 成 型 干 燥凝 结 冷 却 陶 器高 温高 温强 热 冷 却 主 要成 分 SiO2CaSiO3Na2SiO3 硅 酸 二钙 :2CaOSiO2硅 酸 三钙 :3CaOSiO2铝 酸 三 钙 :3CaOAl2O3 硅 酸 盐特 性 非 晶 体 ， 透 明 、无 固 定 熔 点 ，可 在 一 定 温 度范 围 内 软 化 水 硬 性 ： 无 论 在 水中 还 是 在 空 气 中 均能 硬 化 （ 是 不 可 逆过 程 ） 抗 氧 化 、 抗 酸碱 腐 蚀 、 耐 高温 、 绝 缘种 类 普 通 玻 璃 、 特种 玻 璃 不 同 标 号 土 器 、 陶 器 、瓷 器 、 炻 器 等用 途 化 学 仪 器 、 光学 仪 器 、 运 动器 材 、 通 讯 器材 、 窗 玻 璃 、玻 璃 瓶 、 杯 建 筑 材 料 （ 水 泥 、沙 子 和 碎 石 的 混 合 物叫 做 混 凝 土 ） (1)化 学 实 验 中的 坩 埚 、 蒸 发皿 (2)建 筑 中 的砖 、 瓦 (3)电 器中 的 绝 缘 瓷 传 统 无 机 非 金 属 材 料 与 新 型无 机 非 金 属 材 料 的 特 性 对 比材 料 传 统 新 型种 类 普 通 水 泥普 通 玻 璃粘 土 质 陶 瓷 高 温 结 构 陶 瓷生 物 陶 瓷压 电 陶 瓷光 导 纤 维特 性 耐 腐 蚀 、 耐 高 温 质 脆 、 经 不 起 热冲 击 耐 高 温 、 高 强 度 具 有 电 学 特 征 具 有 光 学 特 性 具 有 生 物 功 能 5、 新 型 无 机 非 金 属 材 料 的 主 要 品 种 、 性 能 及 用 途氧 化 铝 （ Al2O3） 陶 瓷 （ 人 造 刚 玉 ）主 要特 性 高 熔 点 ； 高 硬 度 ； 可 制 成 透 明陶 瓷 ； 无 毒 、 不 溶 于 水 ， 强 度 高 ； 对 人 体 有 较 好 的 适 应 性 主 要用 途 高 级 耐 火 材 料 ， 刚 玉 球 磨 机 ； 高 压 钠灯 的 灯 管 、 人 造 骨 、 人 造 牙 、 人 造 心瓣 膜 、 人 造 关 节 等 氮 化 硅 （ Si3N4） 陶 瓷主 要特 性 超 硬 度 ， 耐 磨 损 ； 抗 腐 蚀 ， 高 温时 也 抗 氧 化 ； 抗 冷 热 冲 击 而 不 碎 裂 ； 耐 高 温 且 不 易 传 热 ； 本 身 具 有 润滑 性 主 要用 途 制 造 轴 承 、 汽 轮 机 叶 片 、 机 械 密 封 环 、永 久 性 模 具 等 机 械 构 件 。 用 于 制 造 柴油 机 中 发 动 机 部 件 的 受 热 面 等 随 堂 训 练1.下 列 说 法 正 确 的 是 ：A.晶 体 硅 和 无 定 形 硅 是 两 种 不 同 的 物 质B.二 氧 化 硅 可 用 做 半 导 体 材 料C.硅 可 与 氧 气 反 应 ， 单 质 硅 不 能 在 空 气 中 稳 定 存 在D.在 SiO2 +2 C=Si+2CO高 温 反 应中 ， 氧 化 剂 与 还 原 剂 的 物 质 的 量 比 为 2： 1 2.下 列 溶 液 可 以 盛 放 在 玻 璃 瓶 中 ， 但 不 能 用 磨 口 玻 璃 塞 的 是 ：A.氢 氟 酸 B.浓 硝 酸C.NaOH溶 液 D.氯 水 3 下 列 关 于 硅 和 二 氧 化 硅 的 性 质 叙 述 中 正 确 的是 （ ） A.常 温 下 O2能 氧 化 成 SiO2， B SiO2是 酸 性 氧 化 物 ， 能 与 水 反 应 生 成 硅 酸 ， C 石 英 、 水 晶 、 海 沙 的 主 要 成 分 都 是 SiO2， D 硅 通 常 很 稳 定 ， 不 溶 于 常 见 的 溶 液 中 。 C 4.关 于 碳 和 硅 的 叙 述 中 ,不 正 确 的 是 : A.其 最 高 价 氧 化 物 都 能 与 NaOH溶 液 反 应 B.单 质 在 加 热 时 都 能 与 氧 气 反 应 C.氧 化 物 都 能 溶 于 水 生 成 相 应 的 酸 D.在 常 温 下 ， 碳 和 硅 的 单 质 化 学 性 质 都 不 活 泼 5.选 适 当 试 剂 或 方 法 除 去 下 列 物 质 中 的 杂 质（ 括 号 内 为 杂 质 ） 。（ 1） SiO2(CaCO3) ； (2)SiO2 (Si) ；(3)NaCl (SiO2) ； (4)SiO2 (H 2SiO3) ；(5)Fe2O3 (SiO2) ；(6)Si (Fe) 。 稀 盐 酸 过 滤氧 气 加 热水 过 滤 加 热氢 氧 化 钠 溶 液 过 滤稀 盐 酸 过 滤 6. 下 列 离 子 方 程 式 不 正 确 的 是 ( ) A.石 英 和 烧 碱 反 应 ： SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O B.往 烧 碱 溶 液 中 通 入 少 量 的 CO2： CO2 + 2OH- = CO32- + H2O C.小 苏 打 溶 液 中 加 入 过 量 的 石 灰 水 ： 2HCO3- + Ca2+ + 2OH- = CaCO3 + 2H2O + CO32- D.往 水 玻 璃 中 加 入 盐 酸 ： 2H+ + SiO32- + H2O =H 4SiO4 C 7. 下 列 试 剂 不 能 放 在 有 玻 璃 塞 的 玻 璃 试 剂 瓶中 的 是 ( ) (1)NaHCO3 (2)NaCl (3)KNO3 (4)石 灰 水 (5)CaSO4 (6)NaOH(7)Na2CO3(8)NaHSO4 A. B. C. D. 8 把 9.2gNa和 4.2gSi同 时 投 入 适 量 水 中 ， 在 标况 下 产 生 的 H2的 体 积 是 ( )A.2.8L B.5.6L C.11.2L D.22.4L . CA 作 业 布 置2、 课 后 完 成 课 本 P109 1、 3。1、 温 习 硅 及 二 氧 化 硅 的 性 质 。3、 预 习 本 章 第 二 节 铝 金 属 材 料 。