第一节_无机非金属材料的主角——硅(第二课时).ppt

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1、第一节无机非金属材料的主角第一节无机非金属材料的主角硅硅（第（第2课时）课时）第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物例如：例如：NaNa2 2SiOSiO3 3 : :AlAl2 2(Si(Si2 2O O5 5)(OH)(OH)4 4 ：Ca(AlCa(Al2 2SiSi3 3O O1010) )3H3H2 2O O钙沸石钙沸石正长石正长石（高岭石）（高岭石）硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二氧硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示。化硅和金属氧化物的组合形式表示。CaOCaOAlAl2 2O O3 33SiO3SiO2 23H3H2

2、2O OK K2 2O OAlAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2（活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水）（活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水）NaNa2 2O OSiOSiO2 2AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O OKAlSiKAlSi3 3O O8 8 硅酸盐组成的表示：硅酸盐组成的表示：硅酸盐氧化物组成的书写规律：硅酸盐氧化物组成的书写规律：1.各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变。不变。2. 顺序按先金属后非金属顺序按先金属后非金属,金属元素中按金属金属元素中按金属活动顺序表依次排列，中间用活

3、动顺序表依次排列，中间用“”间隔。间隔。3.注意改写后应与原来化学式中的原子个数比注意改写后应与原来化学式中的原子个数比不变。不变。实验实验4-24-2放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论当水分蒸当水分蒸发后燃烧发后燃烧当水分蒸发后当水分蒸发后不易燃烧不易燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火（制备木材防火剂的原料）（制备木材防火剂的原料）硅酸钠的用途：硅酸钠的用途：1.水溶液有粘性，做粘合剂。水溶液有粘性，做粘合剂。2.作防火剂。作防火剂。3.做肥皂填充剂。做肥皂填充剂。硅酸钠的性质：硅酸钠的性质：相对稳定，不能燃烧，不易腐

4、蚀，相对稳定，不能燃烧，不易腐蚀，水溶液呈碱性。水溶液呈碱性。学案思考学案思考2. 归纳硅酸钠的性质和用途。归纳硅酸钠的性质和用途。结合人类居所的变迁，结合人类居所的变迁，联系本节内容，谈谈联系本节内容，谈谈你的感想。你的感想。动动脑动动脑生产原料生产原料设备名称设备名称生产条件生产条件玻璃玻璃水泥水泥纯碱、石灰纯碱、石灰石、石英石、石英玻璃窑玻璃窑水泥回转水泥回转窑窑煅烧煅烧熔融熔融黏土、石灰黏土、石灰石、石膏石、石膏水泥和玻璃水泥和玻璃人面鱼纹盆人面鱼纹盆秦砖秦砖汉瓦汉瓦兵马俑兵马俑明长城明长城 说说古代陶瓷对人类文说说古代陶瓷对人类文明发展的重要作用。明发展的重要作用。动动脑动动脑透明陶

5、瓷透明陶瓷 高压钠灯管高压钠灯管生物陶瓷生物陶瓷人造骨人造骨金刚砂金刚砂硅钢硅钢硅橡胶硅橡胶生物陶瓷生物陶瓷具有特殊功能的含硅物质：具有特殊功能的含硅物质：三三. 硅单质硅单质(晶体硅是良好的半导体材料晶体硅是良好的半导体材料)硅的性质硅的性质硅单质硅单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。而脆的固体。晶体硅的结构类似于金刚石，熔晶体硅的结构类似于金刚石，熔点点(1410)和沸点都很高，硬度大。和沸点都很高，硬度大。导电性介于导体和绝缘体之间。导电性介于导体和绝缘体之间。常温下硅单质的化学性质不活泼常温下硅

6、单质的化学性质不活泼物理性质物理性质用途：用途：集成电路、晶体管、硅整流器等半导集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。的合金可用来制造变压器铁芯等。半导体晶体管及芯半导体晶体管及芯片的出现片的出现,促进了促进了信息技术革命信息技术革命.小小 结：结：1.无机非金属材料无机非金属材料传统无机非金属材料传统无机非金属材料新型无新型无 机非金属材料机非金属材料2.硅酸钠的性质和用途硅酸钠的性质和用途3.单质硅的性质和用途单质硅的性质和用途学案思考学案思考3.实验室存放氢氧化钠和碳酸实验室存放氢氧化钠和碳酸钠的试剂

7、瓶为什么不能用玻璃塞？钠的试剂瓶为什么不能用玻璃塞？二、硅酸盐二、硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定1、最简单的硅酸盐：硅酸钠（最简单的硅酸盐：硅酸钠（Na2SiO3) 其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。还可以作为矿物胶。材防火剂等的原料。还可以作为矿物胶。硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。v作为良好的半导体材料作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还

8、可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。性的合金。硅的用途硅的用途半导体晶体管及芯半导体晶体管及芯片的出现片的出现,促进了促进了信息技术革命信息技术革命.具有特殊功能的含硅物质：具有特殊功能的含硅物质： a、碳化硅（、碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。的磨料。 b、硅硅 钢钢（铁合金）（铁合金） 导导磁性良好，磁性良好，用作变压器用作变压器铁芯。铁芯。硅橡胶：硅橡胶：分子筛：分子筛： 具有均匀微孔具有均匀微孔结构的铝硅酸盐。结构的铝硅酸盐。硅

9、的工业制法硅的工业制法1、制粗硅、制粗硅SiO2+2C=Si+2CO2、粗硅提纯、粗硅提纯Si+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si+4HCl5 5、工业制粗硅：、工业制粗硅：SiOSiO2 2+2C=Si+2+2C=Si+2COCO高温高温粗硅提纯：粗硅提纯：Si+2ClSi+2Cl2 2=SiCl=SiCl4 4高温高温SiClSiCl4 4+2H+2H2 2=Si+4HCl=Si+4HCl高温高温+C +Cl+C +Cl2 2 精馏精馏+H+H2 2SiOSiO2 2 粗硅粗硅 SiClSiCl4 4 Si( Si(纯硅纯硅) )高温高温高温高温高温高温阅读阅读: : 硅的用途硅

10、的用途(P79P80)(P79P80)1）玻璃：）玻璃：普通玻璃普通玻璃: 以纯碱以纯碱 、石灰石和石英、石灰石和石英 为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。制得。 （SiO2 ）Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2主要成分：主要成分： Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 （Na2OCaO6SiO2）2 2、硅酸盐工业、硅酸盐工业有关反应化学方程式：有关反应化学方程式：高温高温高温高温(Na2CO3)种类种类特性特性用途用途普通玻璃普通玻璃在较低温度下易软化在较低温度下易软化窗玻璃、玻璃器皿等窗玻

11、璃、玻璃器皿等石英玻璃石英玻璃膨胀系数小、耐酸碱、膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光强度大、滤光化学仪器；高压水银灯、紫外灯的灯壳等化学仪器；高压水银灯、紫外灯的灯壳等光学玻璃光学玻璃光性能好、有折光和色光性能好、有折光和色散性散性眼镜片；照相机、显微镜、望远镜、用凹凸透镜眼镜片；照相机、显微镜、望远镜、用凹凸透镜等光学仪器等光学仪器玻璃纤维玻璃纤维耐腐蚀、不怕烧、不导耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸电、不吸水、隔热、吸声、防虫蛀声、防虫蛀宇航员的衣服、玻璃钢等宇航员的衣服、玻璃钢等钢化玻璃钢化玻璃耐高温、耐腐蚀、强度耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震裂大、质轻、抗震裂运动器材；微波通信

12、器材；汽车、火车窗玻璃等运动器材；微波通信器材；汽车、火车窗玻璃等一些特种玻璃的性质和用途一些特种玻璃的性质和用途 普通玻璃普通玻璃普通钢普通钢玻璃钢玻璃钢主要组成元素主要组成元素或物质或物质Na2SiO3、CaSiO3、SiO2Fe、C、Mn、Si等等玻璃纤维和合成树玻璃纤维和合成树脂脂材料类别材料类别传统无机非金属传统无机非金属材料材料金属材料或合金金属材料或合金复合材料复合材料性质特点性质特点无固定熔点、易无固定熔点、易软化、易破碎软化、易破碎坚硬、有韧性、坚硬、有韧性、有弹性有弹性重量轻、强度高、重量轻、强度高、耐水、耐磨、耐腐耐水、耐磨、耐腐蚀、产品美观蚀、产品美观用途用途建筑材料、

13、制化建筑材料、制化学仪器、窗玻璃、学仪器、窗玻璃、玻璃器皿等玻璃器皿等制钢轨、钢丝、制钢轨、钢丝、机器零件、刀具、机器零件、刀具、建筑工业、化工建筑工业、化工生产、医疗器械生产、医疗器械制造制造生产游乐车、运输生产游乐车、运输罐、餐桌、船体、罐、餐桌、船体、汽车车身、印刷电汽车车身、印刷电路板、排水管道路板、排水管道2）水泥水泥：以黏土和石灰石为主要原料以黏土和石灰石为主要原料v经研磨、混合后在水泥回转炉中煅烧，经研磨、混合后在水泥回转炉中煅烧，再加入适量石膏，研成细粉就得到水泥。再加入适量石膏，研成细粉就得到水泥。v石膏石膏作用是调节水泥硬化速度。作用是调节水泥硬化速度。3）陶瓷：）陶瓷：（

14、传统硅酸盐陶瓷）（传统硅酸盐陶瓷） 主要原料：粘土；经高温烧结而成。主要原料：粘土；经高温烧结而成。 日用器皿、建筑饰材、卫生洁具日用器皿、建筑饰材、卫生洁具大规模集成电路太阳能电池3 3、化学性质：、化学性质：不活泼不活泼(1)(1)常温下：常温下： Si+4HF=SiFSi+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2 Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2注：注：与酸（除与酸（除HFHF）不反应，其它氧化剂，如）不反应，其它氧化剂，如ClCl2 2、O O2 2、H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3等常温下都不与硅起反

15、应。等常温下都不与硅起反应。(2)(2)加热时：与某些非金属反应。加热时：与某些非金属反应。Si+OSi+O2 2=SiO=SiO2 24 4、用途：、用途：半导体材料半导体材料 Si+2FSi+2F2 2=SiF=SiF4 42要除去要除去SiO2中混有的少量中混有的少量CaO杂质，最适宜的试杂质，最适宜的试剂是剂是 ( ) A. 纯碱溶液纯碱溶液 B. 盐酸盐酸 C. 硫酸硫酸 D. 苛性钠溶液苛性钠溶液B1. 将过量的将过量的CO2分别通入：分别通入： CaCl2溶液；溶液； Na2SiO3溶液；溶液； Ca(OH)2溶溶液；液； 饱和饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉溶液。最终溶

16、液中有白色沉淀析出的是淀析出的是 ( ) A B C DB3下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是 ASiO2 +2C=Si+2CO BSiO2 +2NaOH=Na2SiO3+H2O CSiO2 +4HF=SiF4+2H2O DSiO2 +CaCO3=CaSiO3+CO24下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是 A. 烧碱溶液烧碱溶液 B. 浓硫酸浓硫酸 C. HF氢氟酸氢氟酸 D. 碳酸钠溶液碳酸钠溶液BC6制造光导纤维的主要原料是制造光导纤维的主要原料是 A晶体硅晶体硅 B二氧化硅二氧化硅 C 石墨石墨 D硅酸钠硅酸钠7下

17、列叙述正确的是下列叙述正确的是 A自然界存在大量单质硅自然界存在大量单质硅 BSiO2 与任何酸都不起反应与任何酸都不起反应 C光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传输光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传输 DSiO2 的化学性质活泼，能与很多物质发生化的化学性质活泼，能与很多物质发生化学反应学反应BCSiO2 + 2 NaOH= Na2SiO3 + H2OSi + 2NaOH + 2H2O = Na2SiO3 + 2H2+ H2O+4e-Si + 2H2O = SiO2 + 2H2Si + 2NaOH + H2O = 2Na2SiO3 + 2H2硅与氢氧化钠溶液反应实质：硅与氢氧化钠溶液反应实质： 若要标出电子转移的方向和数目，若要标出电子转移的方向和数目，反应中生成的水不能约去：反应中生成的水不能约去：