教育精品：硅

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,无机非金属材料的主角,硅,(1),硅的分布与存在,分布：自然界中分布广泛,(,岩石、沙子和土壤,),，,没有游离态，,只有化合态,，以,二氧化硅,和,硅酸盐,的形式存在于,岩石和矿物,中。,说明：,硅是一种,亲氧元素,，在自然界中它总是与氧相互化合的。,Si-26.30%,O-48.60%,Al-7.73%,硅,Si,硅,有,晶体,硅和,无定形,硅两种。,正四面体,晶体硅还是良好的,半导体,物性：晶体硅是灰黑色、,有金属光泽,、熔点、沸点都很高，硬度大，有脆性的固体。,结构,：与金刚石类似,化性：,常温,下，硅的化学性质不活泼，,除,F,2,、,HF,、强碱,外,不跟,其他物质,(,O,2,、,Cl,2,、,H,2,SO,4,等,),起,反应,加热,时也可与,O,2,、,Cl,2,、,H,2,等,一些非金属反应,Si,2F,2,=,=SiF,4,；,Si,4HF,=,=SiF,4,2H,2,Si,2NaOH,H,2,O,Na,2,SiO,3,2H,2,Si,O,2,SiO,2,Si,2H,2,SiH,4,（不稳定）,高温,(1) 2C+ SiO,2,Si,（粗）,+2,CO,(2,),Si,（粗）,+2 Cl,2,SiCl,4,SiCl,4,+2H,2,Si + 4HCl,硅的工业制法,硅的用途,（,1,）制集成电路、晶体管、硅整流器等,半导体材料,；,（,2,）含硅,4%,的钢可制变压器,铁芯,；,（,3,）含硅,15%,的钢具有耐酸性，制,耐酸设备,；,（,4,）制造“,光电池,”将太阳能转换为电能。,硅太阳能电池,电脑的中央处理器（,CPU,）,含硅物质的用途,-,电子产品,集成电路,晶体管,高纯硅,硅在工业上的用途,硅在能源方面的用途,单晶硅电池板,晶体硅光电池,硅在航天方面的用途,第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时磨擦产生的高温，全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。,哥伦比亚航天飞机,军事武器：制造第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时磨擦产生的高温，全靠它那,三万一千块,硅瓦拼砌成的外壳。,高纯的单晶硅，可做成太阳能电池，将,辐射能转变为电能,硅谷,Silicon Valley,美国的高技术密集型新兴城市，位于旧金山南边的圣克拉拉县圣克拉拉谷，以从事半导体,-,电子工业生产闻名。故称,硅谷,，后泛指新兴专业性科学城区。,价值,5,元的沙子,SiO,2,Si,点沙成金,价值,5000,元的芯片,硅的,氧化物,和,硅酸盐,构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占,地壳质量,的,90,%,以上。,二氧化硅,(SiO,2,),二氧化硅,(,天然硅石,),结晶形,（石英）,无定形,玛瑙,水晶,注：身边常见的沙子中就含有小颗粒的石英晶体。,二氧化硅的存在形态,硅石主要是一类特别的岩石,（脉石英、石英岩、燧石和砂岩）,的统称。其,主要化学成分是,SiO,2,，一般含有铁、铝、铬和钛的氧化物等杂质。,其存在形态有,结晶形,和,无定形,两种。,地球上存在的天然的二氧化硅称为,硅石,。,石英晶体,是结晶的二氧化硅，是含有少量杂质成分的,半透明,或,不透明,的晶体，外观常呈一般乳白色，质地坚硬，熔点较高。,石英,蔷薇石英,石英中无色透明的晶体就是通常所说的,水晶,。,水晶,紫水晶,紫水晶,黄水晶,茶水晶,茶水晶,墨水晶,一、二氧化硅和硅酸,具有彩色环状或层状的石英晶体称为,玛瑙,。,玛瑙饰品,固体,熔点高,难溶于水,硬度大,联想,-,沙子,思考与交流,二氧化硅具有哪些物理性质,?,SiO,2,的这些性质是由什么决定的？,物理性质,思考,为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要,用橡皮塞,而,不,能,用玻璃塞,（玻璃中含,SiO,2,）？,2NaOH+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+H,2,O,原因：,生成粘稠的,Na,2,SiO,3,，,是一种矿物胶，,可使瓶塞和瓶口粘在一起 。,与强碱生成硅酸盐和水,氧化物是酸性氧化物，所以,SiO,2,是酸性氧化物,与碱性氧化物生成盐,SiO,2,+ CaO = CaSiO,3,高温,但难溶于水，不与水反应,SiO,2,的特性,与氢氟酸（,HF,）反应,4HF+SiO,2,=SiF,4,+2H,2,O,实验室,能否用玻璃瓶,保存氢氟酸？,用,塑料瓶,保存氢氟酸,讨论：,美丽的玻璃雕花艺术,在玻璃表面涂上一层石蜡,在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸,洗掉酸并去掉石蜡,SiO,2,化学性质,（,a,）,常温与氢氟酸,（,SiO,2,很不活泼，,HF,是,唯一能,跟其反应的酸）,4HF+SiO,2,=SiF,4,+2H,2,O,（,b,）,酸性氧化物：,不溶于水，也不与水反应,。,2NaOH+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+H,2,O,与强碱反应：,与碱性氧化物反应：,SiO,2,+CaO=CaSiO,3,高温,(,所以，,不能用磨口玻璃塞,盛,碱性,溶液，如,NaOH,、,KOH,、,Na,2,CO,3,、,Na,2,SiO,3,等溶液。,),二氧化硅的用途,二氧化硅,石英玻璃,水晶玛瑙,石英手表,石英钟,高级工艺品,眼镜,精密仪器轴承,光导纤维,玛瑙,光导纤维,石英：耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟,水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、,高级工艺品和眼镜片,玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品,光导纤维,光缆,光纤,现代通信用光缆,光学纤维胃镜,用,光导纤维,做,无开刀手术,光导纤维手术头灯,无机非金属材料的主角,硅,(2),硅酸,(H,2,SiO,3,),实验,4-1:,向,饱和,Na,2,SiO,3,溶液中,滴入,酚酞,再滴入,6mol/L,稀盐酸,边加边振荡,现象,结论,方程式,滴入酚酞溶液呈,红色,，滴入盐酸有,透明的硅酸凝胶,产生，红色褪去,Na,2,SiO,3,呈碱性，硅酸难溶于水,Na,2,SiO,3,+2HCl = H,2,SiO,3,（胶体）,+2NaCl,SiO,2,不溶于水,，不能和水化合生成酸,生,成的硅酸逐渐聚合而形成,硅酸溶胶,（能流动）,，当硅酸的浓度较大时，就会形成,硅酸凝胶,（不能流动）,，硅酸凝胶经过干燥脱水就形成,硅胶,。,(,硅胶的基本成份是二氧化硅,),硅胶,的用途：,干燥剂（吸水），,吸附剂（多孔），,催化剂的载体。,硅胶泳帽,硅胶干燥剂,不溶于水、不透水,耐腐蚀、稳定,无味无毒,吸附水的能力强,小结：,硅酸（,H,2,SiO,3,),（,1,）,硅酸,制取,：,Na,2,SiO,3,+2HCl=2NaCl+H,2,SiO,3,白色胶状,强酸制弱酸,（,2,）,硅酸,性质：,白色胶状，难溶,弱酸性（酸性,H,2,SiO,3,H,2,CO,3,）,脱水形成,硅胶,Na,2,SiO,3,+CO,2,+H,2,O=H,2,SiO,3,+Na,2,CO,3,（用作干燥剂）,原理,硅酸盐的一般特点：,一般不溶于水（除,Na,、,K,盐外）化学稳定性高。,种类繁多、结构复杂、构成地壳的骨架。,通常用氧化物的形式表示其组成。如,Na,2,SiO,3,写成,Na,2,O,SiO,2,硅酸盐：,由,硅、,氧,和,金属,组成的化合物的总称,77,实验,、,硅酸钠：,水溶液,俗称“,水玻璃,”，具有,粘性,和,阻燃性,。用作肥皂填料、木材防火剂及胶粘剂等。,放入蒸馏水,放入,Na,2,SiO,3,饱和溶液,现象,结论,观察现象并填写下表,木条先变干，后燃烧,木条变干，不燃烧,Na,2,SiO,3,的水溶液可用作木材的防火剂,自然界的硅酸盐,长石,滑石,石棉,高岭土,粘土,镁橄榄石,Mg,2,SiO,4,钙镁石榴子石,Ca,3,Al,2,Si,3,O,12,红柱石,Al,2,SiO,5,长石,KAlSi,3,O,8,盐化学式法（,Na,2,SiO,3,）,硅酸盐的表示方法,用氧化物的形式表示（,Na,2,O,SiO,2,）,活泼金属氧化物,较活泼金属氧化物,二氧化硅,水,写对应氧化物,金属氧化物二氧化硅水（,金属按活动顺序表,）,用,“,”,隔开,按原子个数比配置,分数化整,注意：,实际上硅酸盐不是以简单氧化物形式存在的，而是以种种,结构复杂的盐,的形式存在的。,拆分步骤,K,2,O3Al,2,O,3,6SiO,2,2H,2,O,K(Al,3,Si,3,O,10,)(OH),2,练习,钾云母,高岭石,Al,2,(Si,2,O,5,)(OH),4,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,Na,2,SiO,3,Na,2,O,SiO,2,CaSiO,3,CaO,SiO,2,粘土：,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,玻璃：,Na,2,O,CaO,6SiO,2,水泥：,3CaO,SiO,2,；,2CaO,SiO,2,；,3CaO,Al,2,O,3,要领：,两边原子个数守恒,格式：金属氧化物、二氧化硅、水,顺序：金属按活动性顺序表,拆分原则,小结,几种硅酸盐产品,陶瓷、玻璃、水泥，最重要的无机非金属材料。,硅酸盐产品,秦砖汉瓦,秦始皇陵兵马俑,瓷器是中国最伟大的创造之一,东方明珠,现代建筑离不开玻璃的装饰和采光,硅酸盐产品,人面鱼纹盆,(,陶瓷,),砖瓦,(,陶瓷,),陶瓷,(China),：,以粘土原料,（,1,）玻璃,原料：纯碱、石灰石、石英,设备：玻璃窑,条件：高温熔融,主要反应：,主要成份：硅酸钠、硅酸钙、,二氧化硅,高温,SiO,2,+CaCO,3,=CaSiO,3,+CO,2,SiO,2,+Na,2,CO,3,=Na,2,SiO,3,+CO,2,高温,玻璃,玻璃,有色玻璃,钢化玻璃,加入了不同的,金属氧化物,普通玻璃加热接近,熔化,再,急速冷却,（,2,）水泥,原料：黏土、石灰石、石膏,设备：水泥回转窑,条件：煅烧,主要成份：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等,zxxkw,水泥,（,3,）陶瓷,原料：黏土,条件：高温烧结,陶器,瓷器,描述景德镇的陶瓷有这样一句话,:,薄如纸,声如磬,色如玉,.,产品,主要原料,主要设备,反应条件,主要成分,水泥,粘土、石灰石、石膏,水泥回转窑,高温,硅酸三钙：,3CaO,SiO,2,硅酸二钙：,2CaO,SiO,2,铝酸三钙：,CaO,Al,2,O,3,玻璃,纯碱、石灰石、石英,玻璃窑,高温,Na,2,SiO,3,、,CaSiO,3,、,SiO,2,硅酸盐产品简介,其它重要硅化物,SiC,硅钢（,4,）,硅橡胶,科学视野： 新型陶瓷,79,科学视野：新型陶瓷,、高温结构陶瓷,、压电陶瓷,、透明陶瓷,、超导陶瓷,金刚砂,硅钢,硅橡胶,生物陶瓷,玻璃刀,玻璃刀轮片,红宝石为轴的雷达表,人造金刚石锯片,新型,无机非金属材料的优点：,1,、能承受高温，强度高,2,、具有电学特性,3,、具有光学特性,4,、具有生物功能,生物陶瓷,这种陶瓷强度大,韧性好,与人体亲和力好，目前它是人体骨骼和牙齿的重要移植材料。,在这一领域我国处于世界领先水平。,压电陶瓷,利用陶瓷，还可实现多种功能互换。如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打即刻产生一个电火花，将机械能转变成电能。,