鲁科版化学必修1《硅、无机非金属材料》ppt课件

硅 谷 silicon valley “ 斯 坦 福 科 研 工 业 区 ” 是 美 国 电 子 和 计 算 机 工 业中心 ， 位 于 美 国 西 海 岸 加 利 福 尼 亚 州 北 部 旧 金 山 南 郊 ， 圣克 拉 拉 县 和 圣 胡 安 两 城 之 间 的 一 条 长 48公 里 ， 宽 16公 里的 长 条 形 地 带 上 。 由 于 它 集 中 了 全 世 界 90 以 上 的 著 名半 导 体 公 司 ， 而 半 导 体 的 基 本 元 件 是 硅 片 。 化 学 1（ 必 修 ）第 四 章第 一 节 硅 无 机 非 金 属 材 料 （ 第 一 课 时 ） 第 一 节 硅 无 机 非 金 属材 料【 教 学 目 标 】 1、 掌 握 硅 的 性 质 、 用 途 。 2、 掌 握 二 氧 化 硅 的 组 成 、 性 质 和用 途 。【 教 学 重 点 】 硅 和 二 氧 化 硅 的 主 要 性 质 、 用 途 。 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%3.硅 的 存 在自 然 界 中 的 硅 都 以 化 合 态 存 在 阅读教材107-108页内容，了解单质硅在自然界的存在、物理性质和化学性质硅4.单 质 硅 2、 硅 单 质 的 性 质晶 体 硅 是 灰 黑 色 、 有 金 属 光 泽 、硬 而 脆 的 固 体 。导 电 性 介 于 导 体 和 绝 缘 体 之 间 ，为 半 导 体 材 料 。同 素 异 形 体 ： 有 晶 体 硅 和 不 定 形 硅 两 种 。物 理 性 质 化学性质 常 温 下 ， 性 质 稳 定 ， 除 氟 气 、 氢氟 酸 、 氢 氧 化 钠 外 ， 一 般 不 反 应 。 Si+2F2 = SiF4 Si+4H F = SiF4+2H 2 Si+2NaOH +H 2O = Na2SiO3+2H 2（ 2） 硅 的 化 学 性 质 加 热 下 ， Si+O2 = SiO2Si+2Cl2=SiCl4高 温 （3）、硅的制法取 制 粗 硅 ：SiO2 +2C =Si + 2CO氧 化 剂 ： SiO2 得 到 电 子 发 生 还 原 反 应高 温还 原 剂 ： C 失 去 电 子 发 生 氧 化 反 应（ 粗 硅 ） 小 资 料 ：硅 芯 片 、 大 规 模 集 成 电 路 及 相 应 的 计算 机 技 术 都 需 要 有 高 纯 度 的 硅 才 能实 现 ， 所 以 需 要 对 粗 硅 进 行 提 纯 ： 提 纯 ： Si+2Cl2=SiCl4 （ 粗 硅 ） SiCl4+2H 2=Si+4H Cl （ 高 纯 硅 ）高 温 高 温 5、 用 途 ： 晶 体 管 、 集 成 电 路 ，还 用 于 制 造 硅 整 流 器 和 太 阳能 电 池 、 计 算 机 芯 片 以 及 半导 体 材 料 信 息 技 术 等 材 料 和人 造 卫 星 、 登 月 车 、 火 星 探测 器 等 动 力 设 备 新 能 源 。 硅太阳能电池硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心 （ 4） 硅 的 用 途 二 、 二 氧 化 硅 与 光 导 纤 维 （ SiO2）1、 二 氧 化 硅 （ SiO2）(1)二 氧化 硅 存 在 结 晶 形 （ 石 英 晶 体 ）无 定 形 硅 藻 土 水 晶玛 瑙二 氧 化 硅 广 泛 存 在 于 自 然界 中 ， 沙 子 、 石 英 的 主 要成 分 就 是 二 氧 化 硅 。 二 、 二 氧 化 硅 与 光 导 纤 维 （ SiO2）（ 2） 物 理 性 质 ： 沸 点 高 、 硬 度 大 、 不 溶 于 水 、 不 导 电 的晶 体 讨 论 ： 已 知 二 氧 化 硅 是 一 种 酸 性 氧化 物 ， 其 中 硅 的 化 合 价 为 4价 ， 请 你 预测 二 氧 化 硅 的 化 学 性 质 。(2) 价 态 ： 中 Si显 +4价 为 最 高 价 2、 二 氧 化 硅 的 化 学 性 质（ 2) 具 有 弱 氧 化 性SiO 2 + 2C = Si + 2CO与 碱 性 氧 化 物 反 应 生 成 盐与 强 碱 反 应 生 成 盐 和 水 玻 璃 中 的 SiO2 与 NaOH 反 应生 成 有 粘 胶 性 的 硅 酸 钠学 以 致 用 答 ： HF能 腐 蚀 玻 璃 ， 因 此 ， 盛 装 氢 氟 酸 不能 用 玻 璃 试 剂 瓶 而 要 用 塑 料 瓶 。 （ 3） 某 同 学 根 据 氢 氟酸 反 应 ,推 断 （ 1） 为 什 么 在 实 验 室 中 盛 放 NaOH 溶 液 的 试 剂 瓶 用 橡 皮 塞 而 不 用 玻 璃 塞 ？ （ 2） 实 验 室 为 什 么 不 用 玻 璃 瓶 盛 装 氢 氟 酸 ？错 误 。 两 性 氧 化 物 与 酸 、 碱 反 应 生 成 盐 和 水 水 晶 制 品 总 结 SiO2 CO2所 属 类 型物理性质 色 态熔 沸 点硬 度溶 解 性化学性质 CO 2+2NaOH =Na2CO3+ 2OSiO2+2NaOH =Na2SiO3+ 2O高 温SiO2+Na2O=Na2SiO3坚 硬 难 熔 固 体高大不 溶 于 水 无 色 气 体低小溶 于 水CO2+Na2O=Na2CO3酸 性 氧 化 物 酸 性 氧 化 物CO2+H 2O=H 2CO3 不 反 应与 水 反 应与 碱 反 应与 碱 性 氧化 物 反 应 SiO2 + C = Si + 2CO高 温 CO2 + C = 2CO高 温氧 化 性 光 导 纤 维 硅 酸 凝 胶 经 干 燥 脱 水 就 形 成 干 胶 ， 称为 “ 硅 胶 ” 。、 干 燥 硅 胶 湿 硅 胶三 、 硅 酸 盐 如 何 以 SiO2为 主 要 原 料 制 取 硅 酸 ?学 以 致 用 SiO2 H2SiO3Na2SiO3 1、 制 备 白 色 ， 胶 状 ， 不 溶 于 水 的 物 质酸 性 比 碳 酸 弱H 2SiO3 = SiO2 + 2H 2O强 酸 制 弱 酸 原 理 （ 酸 性 HClH2SiO3）H 2SiO3 + 2NaOH =Na2SiO3 +2H 2O 二 、 硅 酸 盐1、 定 义 ：硅 酸 盐 是 由 硅 、 氧 、 金 属 元 素 组 成 的 化 合 物 的 总 称 2、 物 理 性 质 ：硅 酸 盐 种 类 很 多 ， 是 一 类 结 构 复 杂 的 固 态 物 质 ，大 多 数 难 溶 于 水 ， 化 学 性 质 很 稳 定 。最 常 见 的 可 溶 性 硅 酸 盐 是 Na2SiO3， K2SiO3 硅 酸 钠 不 能 燃 烧 且 不 易 受 腐 蚀 ，见 自 主 学 习 丛 书 98页 “ 知 识 梳 理 （ 4） 硅 酸 钠 ” 3.硅 酸 盐 的 表 示 方 法 ：（ 见 自 主 学 习 丛 书 98页 “ 知 识 梳 理 ” ） 化 学 式 法 ： 适 用 于 简 单 的 硅 酸 盐 如 ： Na2SiO3K2SiO3、 氧 化 物 法 ：活 泼 金 属 氧 化 物 较 活 泼 金 属 氧 化 物 二 氧 化 硅 水 。氧 化 物 前 系 数 配 置 原 则 ： 除 氧 元 素 外 ， 其 他 元 素 按 配 置前 后 原 子 个 数 守 恒 原 则 配 置 系 数 （ 系 数 不 能 是 分 数 ） 。硅 酸 钠 ： Na2SiO3 Na2OSiO2 硅 酸 钙 ： CaSiO 3 CaOSiO2高 岭 石 ： Al2(Si2O5)(OH)4 正 长 石 ： KAlSi3O8不 能 写 成 1/2 K2O 1/2Al2O33SiO2，Al2O32SiO22H2O K2OAl2O36SiO2 玻璃普 通 玻 璃 : Na2OCaO6SiO2 1、 主 要 原 料 ： 纯 碱 、 石 灰 石 和 石 英 。3、 反 应 原 理 ： 复 杂 的 物 理 、 化 学 变 化2、 生 产 过 程 ： 原 料 按 比 例 混 合 熔 化 成 型Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高 温高 温粉 碎 强 热 添 加 剂 4、 玻 璃 的 主 要 成 分 ： Na2SiO3 、 CaSiO3 、 SiO2 5、 玻 璃 态 物 质 玻 璃 没 有 固定 的 熔 点 。 没 有 一 定 的熔 点 而 在 某 一 温度 范 围 内 逐 渐 软化 的 物 质 。 （ 介于 晶 体 与 非 晶 体之 间 。 ） 实 例特 性定 义玻璃态物质 几种常见玻璃简介 普 通 玻 璃 因 混 有 铁 的 化 合 物 显 浅 绿 色蓝 玻 璃红 玻 璃铅 玻 璃 光 学 仪 器 玻 璃钢 化 玻 璃光 纤 玻 璃 光 导 纤 维 ： 1964年 8月 华 裔科 学 家 高 锟 首 先 提 出 用 玻璃 纤 维 代 替 金 属 导 线 ， 被誉 为 “ 纤 维 光 学 之 父 ” 。比 头 发 丝 还 细 的 一 对 光 导纤 维 上 同 时 传 送 3万 门 电 话且 中 继 距 离 长 达 2050K m， 保 密 性 能 好 。 在 原 料 里 加 入 某 些 金 属 氧 化物 均 匀 地 分 散 到 玻 璃 态 物 质 里 ，使 玻 璃 呈 现 出 特 征 颜 色 。 把 普 通 玻 璃 放 在电 炉 里 加 热 ， 使 它 软化 ， 然 后 急 速 冷 却 ，得 到 钢 化 玻 璃 。 其 机械 强 度 比 普 通 玻 璃 大46倍 ， 不 易 破 碎 。6、 几 种 常 见 的 玻 璃 水泥以黏土和石灰石为主要原料 （ 2） 水 泥原 料 ： 黏 土 、 石 灰 石 、 石 膏设 备 ： 水 泥 回 转 窑生 产 过 程 ： 原 料 生 料 熟 料 成 品条 件 ： 煅 烧主 要 成 份 ： 硅 酸 三 钙 、 硅 酸 二 钙 、 铝酸 三 钙 等磨 细 煅 烧 石 膏 粉水 泥 的 性 能 ： 水 泥 具 有 水 硬 性 。 （ 3） 陶 瓷原 料 ： 黏 土条 件 ： 高 温 烧 结生 产 过 程 ： 混 合 成 型 干 燥 烧 结 冷 却 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 ：3CaOSiO2硅 酸 二 钙 ：2CaOSiO2铝 酸 三 钙 ：CaOAl2O3玻璃 纯 碱 、 石 灰石 、 石 英 玻 璃 窑 高 温 Na2SiO3 、 CaSiO3 、 SiO 2 硅 酸 盐 产 品 简 介 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 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 之 一 ：高 温 结 构 陶 瓷 、 压 电 陶 瓷新 型 陶 瓷 透 明 陶 瓷 、 超 导 陶 瓷 等 79 科 学 视 野 ： 新 型 陶 瓷 、 高 温 结 构 陶 瓷 、 压 电 陶 瓷 、 生 物 陶 瓷 、 超 导 陶 瓷 航 天 飞 机高 温 结 构 陶 瓷 的 应 用资 料 :两年半前，正是由于塑料泡沫部件在发射时撞坏了一片防热瓦，导致美国的“哥伦比亚”号返航时在空中解体。 高 温 结 构 陶 瓷 之 所 以 在 航 天 事 业 上 的 有如 此 优 秀 的 表 现 ,因 为 它 具 有 耐 高 温 、 耐氧 化 、 超 强 、 超 硬 等 优 点 ， 它 可 以 在 各种 恶 劣 环 境 下 使 用 ， 同 时 ， 也 是 制 造 汽车 发 动 机 ， 喷 气 发 动 机 的 理 想 材 料 ， 可以 大 大 提 高 能 源 的 利 用 率 ， 可 以 使 汽 车跑 得 更 快 ， 飞 机 飞 得 更 高 。高 温 结 构 陶 瓷 的 应 用 超 导 陶 瓷 ： 所 谓 超 导 现 象 就 是 金 属 的 电 阻 随 温 度 的 升高 而 增 大 ， 当 金 属 的 温 度 降 低 时 ， 它 的 电阻 减 小 ,当 温 度 降 到 -269 （ 液 氮 温 度 ， 为4K） 左 右 时 ， 水 银 的 电 阻 变 为 零 ， 这 种 现象 叫 超 导 现 象 我 国 研 制 的 超 导 陶 瓷 的 临 界 温 度 为 77K， 处于 世 界 领 先 水 平 。 超 导 陶 瓷 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 。 材 料 是 社 会 发 展 和 人 类 进 步 的一 种 标 志 材 料 科 学 和 工 程 是 人 类 科 技 文 明 生 活和 工 农 业 生 产 的 推 动 器 ， 新 材 料 的 发现 和 它 的 广 泛 应 用 常 常 会 带 来 社 会 生产 的 变 革 和 新 兴 产 业 的 出 现 比 如 硅 的 出 现 就 引 发 了 现 代 信 息 产 业的 一 场 革 命 材 料 是 社 会 发 展 和 人 类 进 步 的一 种 标 志 材 料 科 学 和 工 程 是 人 类 科 技 文 明 生 活和 工 农 业 生 产 的 推 动 器 ， 新 材 料 的 发现 和 它 的 广 泛 应 用 常 常 会 带 来 社 会 生产 的 变 革 和 新 兴 产 业 的 出 现 比 如 硅 的 出 现 就 引 发 了 现 代 信 息 产 业的 一 场 革 命