《第一节_无机非金属材料的主角——硅》教学课件

1、第四章 非金属及其化合物硅元素硅元素(silicon)(silicon)在地壳中的含量在地壳中的含量氧氧48.6%硅硅26.3%铝铝7.73%铁铁4.75%钙钙3.45%钠钠2.74%钾钾2.47%镁镁2.00%氢氢0.16% 其他其他1.20%硅硅26.3% 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、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、约占地壳总量的沙子和土壤、约占地壳总量的90%90%以上。以上。 1 1、存在：没有游离态，只有化合态、存在：没有游离态，只有化合态2 2、分布：自然界中分布广泛，在地壳中、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

2、居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。岩石的基本元素。一、硅单质一、硅单质SiSi最外层电子数是最外层电子数是4 4，碳也是。，碳也是。思考思考2 2：碳、硅原子主要显几价？：碳、硅原子主要显几价？思考思考1 1：硅原子最外层电子数是多少？：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我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？它相同？+142 8 43、原子结构、原子结构6 6、硅的工业制法、硅的工业制法 ： 粗硅：粗硅： 纯硅：纯硅：2C+ SiO2= Si+2CO高温高温Si+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si+4HCl高温高温大规模集成电路硅的用途非

3、常广泛，可用来制造集硅的用途非常广泛，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，制体器件，还可以制太阳能电池，制铝合金、铁合金等多种合金。铝合金、铁合金等多种合金。硅硅芯芯片片 在美国旧金山，有个最大的高在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称之为科技工业园区，称之为“硅谷硅谷”，它是现代电子工业和计算机发展的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基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常重要作用。起着非常重要作用。以硅为基础而以硅为基础而制成的晶体管是计算机的心脏。制成的晶体管是计算机的心脏。 硅在硅在电子工业电子

4、工业中重要作用中重要作用二氧化硅二氧化硅(SIO2)硅石硅矿山二氧化硅的存在二氧化硅的存在二、二氧化硅二、二氧化硅二氧化硅二氧化硅晶体晶体( (石英石英) )水晶水晶玛瑙玛瑙硅石硅石( (天然天然) )结晶形结晶形无定形无定形水晶水晶玛玛 瑙瑙玛瑙玛瑙SiO二氧化硅的结构二氧化硅的结构.SiO2原子晶体原子晶体SiOSiO2是正四面体的空间网状结构，是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定因此性质很稳定 4.化学性质化学性质 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3 高温高温 是酸性氧化物是酸性氧化物SiO2 + 2OH =SiO3 2-+ H2O 不能与水反

5、应不能与水反应第四章 非金属及其化合物练习：练习：1 1地壳中含量第一和第二的两种元素所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形成的化合物不具有的性质是A A熔点很高熔点很高 B B与水反应生成对应的酸与水反应生成对应的酸C C坚硬坚硬 D D可与烧碱反应生成盐可与烧碱反应生成盐 2 2下列物质中，主要成分不是下列物质中，主要成分不是SiOSiO2 2的是的是A A金刚砂金刚砂 B B玛瑙玛瑙 C C水晶水晶 D D石英石英BA( )( )3 3、实验室现提供下列试剂瓶、实验室现提供下列试剂瓶, , 细口磨口塞玻璃瓶细口磨口塞玻璃瓶广口瓶广口瓶细口橡皮塞玻璃瓶细口橡皮塞玻璃

6、瓶棕色广口瓶棕色广口瓶细口塑料瓶，细口塑料瓶，如何存放下列药品如何存放下列药品? ?依据是什么依据是什么? ?a.a.二氧化硅二氧化硅_b._b.氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液c.硝酸银晶体硝酸银晶体_ d._ d.氢氟酸氢氟酸_ _e.e.浓硫酸浓硫酸_二氧化硅的存在二氧化硅的存在二、二氧化硅二、二氧化硅二氧化硅的结构二氧化硅的结构. 4.化学性质化学性质二氧化硅(SiO2 )二氧化(CO2)物理性质 熔沸点高、硬度大熔沸点低硬度小与水反应 不反应CO2+H2O=H2CO3与碱反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2O与碱性氧化物反应SiO2+CaO=

7、 Ca SiO3CO2+Na2O= Na2CO3与酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O 不反应与碳反应SiO2+2C= Si+2COCO2+C= 2CO高温高温高温高温高温高温5 5、二氧化硅的用途、二氧化硅的用途由于由于SiO2具有优良的物理化学性能加具有优良的物理化学性能加上上SiO2在自然界的广泛存在，因此从在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。古到今都被人类广泛地应用。 石石 英英 制制 品品水晶水晶石英、玛瑙石英、玛瑙二氧化硅用来制光导纤维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。光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。制

8、造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于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，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一对光纤上可同时传送3 3万门电话。万门电话。 三三. .硅酸硅酸 ( (HH2 2SIOSIO3 3) ) 现象现象 结论结论 反应式反应式 1、制备、制备:可溶性硅酸盐（如可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应与酸反应（1）Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（2）酸性比碳酸弱酸性比碳酸弱. . H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3H2SiO3=

9、H2O+SiO2加热加热Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3四、硅酸盐四、硅酸盐 2. 2.硅酸盐的表示方法：硅酸盐的表示方法： 化学式法：化学式法： 氧化物法：氧化物法：硅酸钠硅酸钠：Na2SiO3硅酸钙硅酸钙：CaSiO3 硅酸钠硅酸钠：Na2O SiO2 硅酸钙硅酸钙： CaO SiO2方法：方法：1.1.找出组成元素找出组成元素 2. 2.写成氧化物的形式写成氧化物的形式 3. 3.注意原子守恒注意原子守恒 4. 4.检查有无遗漏检查有无遗漏氧化物的顺序：活泼金属化合物氧化物的顺序：活泼金属化合物 较活泼金属化合物较活泼金属化合物 二氧化硅二氧化硅

10、 水水 高岭石：高岭石：Al2O3 2SiO2 2H2O石棉：石棉：CaO 3MgO 4SiO2 沸石：沸石：Na2 O Al2O3 3SiO2 2H2O云母：云母： K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O长石：长石：K2O Al2O3 6SiO2 水泥：水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2 玻璃：玻璃：Na2 O CaO 6SiO2粘土：粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O1.下列物质中属于纯净物的是下列物质中属于纯净物的是( ) A.Na2CO310H2O B.水泥水泥 C.纯净的盐酸纯净的盐酸 D.普通玻璃普通玻璃3.下列物质有固定熔点的是（）下列物质有固定熔点的是（）A

11、.水泥水泥 B.玻璃玻璃C.Na2OSiO2 D.水玻璃水玻璃 2.下列叙述正确的是下列叙述正确的是( )A.酸均不能与酸性氧化物反应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石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同ABDC第四章 非金属及其化合物1 1要除去要除去SiOSiO2 2中混有的少量中混有的少量CaOCaO杂质，最适宜的试剂是杂质，最适宜的试剂是 A A纯碱溶液纯碱溶液 B B盐酸盐酸 C C硫酸硫酸 D D苛

12、性钠溶液苛性钠溶液2 2在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是在一定条件下，下列物质不能与二氧化硅反应的是焦炭焦炭 纯碱纯碱 碳酸钙碳酸钙 氢氟酸氢氟酸 浓硝酸浓硝酸烧碱溶液烧碱溶液 氧化钙氮气氧化钙氮气 A A B B C C D D课堂小测课堂小测B BC C1、SiO2 + 2 C =高温= Si + 2 CO。制备粗硅的反应2、SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2，制备玻璃的两个反应之一3、SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2，制备玻璃的两个反应之一4、SiO2 + 4 HF = SiF4 + 2 H2O，氢氟酸是唯一能腐蚀玻璃的酸5、不反

13、应，氢氟酸是唯一能腐蚀玻璃的酸6、SiO2 + 2 KOH = K2SiO3 + H2O，强碱能腐蚀玻璃7、SiO2 + CaO = CaSiO38、不反应，有碳的时候反应 3SiO2 + 6C + 2N2 =高温= Si3N4 + 6 CO选择C 3 3将过量的将过量的CO2CO2分别通入分别通入CaCl2CaCl2溶液；溶液；Na2SiO3Na2SiO3溶液；溶液；NaAlO2NaAlO2溶液；饱和溶液；饱和Na2CO3Na2CO3溶液；溶液； CaCa（OHOH）2 2最终溶液中有白色沉淀析出的是（最终溶液中有白色沉淀析出的是（ ） A A B B C C D D B B最终溶液中有白色

14、沉淀析出的是：B丶 Na2SiO3溶液 二氧化碳通入硅酸钠会出现硅酸沉淀。因为碳酸比硅酸强2CO2+Na2SiO3+2H2O=2NaHCO3+H2SiO3NaAlO2溶液 二氧化碳通入偏铝酸会产生双水解，从而生成氢氧化铝NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3饱和Na2CO3溶液 二氧化碳通入碳酸钠会出现碳酸氢钠沉淀。因为碳酸氢钠溶解度比碳酸钠小。Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3CaCl2溶液 而碳酸比盐酸弱。所以不会和氯化钙反应Ca（OH）2 过量CO2 生成 Ca（HCO3）2Ca(OH)2+2CO2=Ca(HCO3)2硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，关于硅酸盐说明：关于硅酸盐说明：1.1.除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水2.2.硅酸钠是常见的可溶性硅酸盐之一，俗硅酸钠是常见的可溶性硅酸盐之一，俗称称泡花碱泡花碱；它的水溶液俗称；它的水溶液俗称水玻璃水玻璃，是一，是一种粘合剂；种粘合剂；硅酸和二氧化硅的制备：硅酸和二氧化硅