第四章第一节无机非金属材料的主角——硅课件（第一课时）

1、美丽的玻璃雕花艺术美丽的玻璃雕花艺术商丘一高商丘一高 游斌游斌景德镇陶瓷景德镇陶瓷秦砖汉瓦秦砖汉瓦三峡大坝三峡大坝东方明珠东方明珠悲壮塔克拉玛干悲壮塔克拉玛干丰富多彩的非金属物质，是构成美丽地球的重要因素丰富多彩的非金属物质，是构成美丽地球的重要因素硅硅 扮演了极其重要的角色扮演了极其重要的角色第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角_硅硅硅谷硅谷:思考思考:提及到提及到“硅这一个词硅这一个词,你能联想到哪些你能联想到哪些?美国新兴的高技术产业开发区美国新兴的高技术产业开发区,电子技术研究电子技术研究中心中心,计算机生产的重要基地计算机生产的重要基地,位于加利福尼亚位于加利福尼亚

2、州圣弗朗西斯科南端州圣弗朗西斯科南端.由于它集中了全世界由于它集中了全世界0以上的著名半导体公司，而半导体的以上的著名半导体公司，而半导体的根本元件是硅片，所以该地区被称为根本元件是硅片，所以该地区被称为“硅谷。硅谷。 半导体半导体: 单晶硅是半导体器材的核心材料。单晶硅是半导体器材的核心材料。沙子、石英、水晶沙子、石英、水晶:主要成分是硅的氧化物主要成分是硅的氧化物光导纤维光导纤维:从石英玻璃熔融体中从石英玻璃熔融体中,拉出直径为拉出直径为100微米的细丝微米的细丝.再把千百根光再把千百根光导纤维组合并增强处理导纤维组合并增强处理,就制成就制成成光缆成光缆. 其优点其优点:质轻质轻,体积小体

3、积小,输送距离输送距离长长,保密性好保密性好,本钱低本钱低.SiSi元素在地壳中的含量排在第几位？元素在地壳中的含量排在第几位？你知道吗？你知道吗？硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉的哪种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它相同？元素最外层电子数与它相同？思考：思考：硅和碳一样硅和碳一样,其原子其原子既不易失去电子，也不易得到电子，既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成主要形成正正四价化合物四价化合物。CSi碳碳是构成有机物是构成有机物的主要元素的主要元素硅硅是构成岩石和许是构成岩石和许多矿物的主要元素多矿物的主要元素从原子结构认识硅从原子结构认识硅“豪门双雄豪门

4、双雄碳和硅在自然界中存在形式有碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？所不同的原因是什么？碳和硅都是碳和硅都是亲氧元素亲氧元素，但是硅的，但是硅的亲氧能力亲氧能力更强更强 Si Si在自然界中无单质状态，均以化在自然界中无单质状态，均以化合态形式存在。合态形式存在。 化合态：硅的氧化物和硅酸盐化合态：硅的氧化物和硅酸盐思思 考：考：阅读课本阅读课本P74P74 硅的氧化物及硅酸盐构成了硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大局部的岩石、沙子和土地壳中大局部的岩石、沙子和土壤、约占地壳质量的壤、约占地壳质量的90%以上。以上。 一、二氧化硅(SiO2)二氧化硅广泛存二氧化硅广泛存在于自然界中，在于

5、自然界中，与其他矿物共同与其他矿物共同构成了岩石。天构成了岩石。天然二氧化硅也叫然二氧化硅也叫硅石硅石，是一种坚，是一种坚硬难熔的固体。硬难熔的固体。硅石硅石硅矿山硅矿山思考题：思考题：硅石可以分成几类？阅读硅石可以分成几类？阅读74-75页页,画出硅石画出硅石分类的树状分类图。分类的树状分类图。硅石硅石结晶形石英结晶形石英无定形无定形无色透明无色透明彩色环带或层状彩色环带或层状水晶水晶玛瑙玛瑙玛瑙玛瑙沙子沙子水晶水晶科学视野科学视野 二氧化硅的根本结构单元二氧化硅的根本结构单元是如下图的四面体是如下图的四面体 每每1个个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原子，原子，Si在中心在中心,O在四

6、个顶在四个顶角角.同时每同时每1个个O原子周围结合原子周围结合2个个Si原子相结合。原子相结合。 二氧化硅中硅原子与氧原二氧化硅中硅原子与氧原子个数比为子个数比为1：2, 通常用通常用SiO2来表示二氧化硅的组成来表示二氧化硅的组成.应用应用：光导纤维、光学仪器、电子仪器、工艺品水晶、玛瑙、石英玻璃、玻璃原料和建筑材料等。光学纤维胃镜光学纤维胃镜物理性质物理性质:_化学稳定性化学稳定性:_硬度大、熔点高、难溶于水硬度大、熔点高、难溶于水很稳定很稳定思考与交流思考与交流 根据根据SiO2的存在和应用，请你分析的存在和应用，请你分析以下问题：以下问题： SiO2具有哪些物理性质？化具有哪些物理性质

7、？化学稳定性如何？你的根据是什么？学稳定性如何？你的根据是什么？ SiO2这些性质是由什么决定的？这些性质是由什么决定的？结构决定性质结构决定性质：SiO2的立体网状结构的立体网状结构化学性质：化学性质： 性质稳定性质稳定, , 不活泼不活泼2、难溶于水，不与水反响、难溶于水，不与水反响3、特性、特性SiO2 + CaO = CaSiO3 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O高温高温1、是酸性氧化物是酸性氧化物4HF+SiO2=SiF4+2H2O 物物 质质二氧化硅二氧化硅(SiO2) 二氧化碳二氧化碳(CO2)与水反应与水反应-与酸反应与酸反应-与碱反应与碱反应与碱性氧化

8、物与碱性氧化物反应反应SiO2与与CO2化学性质的比较化学性质的比较 2223222222324 2223223二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，能与二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反响氢氟酸反响 高温高温合作讨论一：合作讨论一：1 1、为什么实验室中盛、为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃橡皮塞而不能用玻璃塞玻璃中含有塞玻璃中含有SiO2SiO2？2 2、实验室能否用玻璃、实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？瓶保存氢氟酸？ 防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2与与NaOH溶液反溶液反响生成粘稠的响生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶，使瓶塞和瓶口粘在一起口粘在

9、一起 因为玻璃中含有因为玻璃中含有SiO2，而，而SiO2可以跟可以跟HF酸发生反响，所以酸发生反响，所以HF酸酸可以腐蚀玻璃，从而不可用玻璃来可以腐蚀玻璃，从而不可用玻璃来盛氢氟酸；而用塑料瓶。盛氢氟酸；而用塑料瓶。思考：思考：一般的玻璃主要成分是一般的玻璃主要成分是SiO2 都是光滑的，透明的，都是光滑的，透明的，但我们也常见一些玻璃制品有美丽的图案，这些图案是怎样但我们也常见一些玻璃制品有美丽的图案，这些图案是怎样“绘上去的呢？绘上去的呢？-利用氢氟酸和利用氢氟酸和SiO2反响的原理反响的原理二：硅酸二：硅酸H2SiO3很弱的酸，溶解度很小。很弱的酸，溶解度很小。如何制得硅酸？能用如何制

10、得硅酸？能用SiO2SiO2与水反响制得与水反响制得吗？为什么？吗？为什么？由于由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它酸反响制得的。可溶性硅酸盐与其它酸反响制得的。 实验实验4-14-1：向饱和：向饱和NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中滴入溶液中滴入 1 12 2滴酚酞，再逐渐滴入稀盐酸，至溶滴酚酞，再逐渐滴入稀盐酸，至溶液红色变浅并接近消失时停止。液红色变浅并接近消失时停止。现现 象象结结 论论方程式方程式 滴入酚酞溶液呈滴入酚酞溶液呈红色红色Na2SiO3呈碱性呈碱性Na2SiO3+2HCl = H2SiO3胶体胶体 +2NaCl实验探究实验探究

11、1：滴入盐酸有硅酸凝胶产生滴入盐酸有硅酸凝胶产生硅酸难溶于水硅酸难溶于水硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢？请你根据所给的仪器及药品设计一个实验论证你的呢？请你根据所给的仪器及药品设计一个实验论证你的推断。推断。实验设计：实验设计：实验：实验：将将CO2通入通入Na2SiO3溶液中溶液中仪器：试管假设干，单孔橡胶塞，导气管仪器：试管假设干，单孔橡胶塞，导气管药品：稀盐酸药品：稀盐酸 大理石大理石 饱和饱和Na2SiO3溶液溶液硅酸凝胶经枯燥脱水就形成干胶，称为硅酸凝胶经枯燥脱水就形成干胶，称为“硅胶。硅胶。硅胶多孔，吸附水份能力强

12、，常用作实验硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的枯燥剂，也室和袋装食品、瓶装药品等的枯燥剂，也可以用作催化剂的载体。可以用作催化剂的载体。本节小结：本节小结： 1.硅的存在及原子结构硅的存在及原子结构 2.二氧化硅二氧化硅 1二氧化硅的结构、存在、用途二氧化硅的结构、存在、用途 2二氧化硅的物理性质二氧化硅的物理性质 二氧化硅的化学性质：二氧化硅的化学性质： 酸性氧化物的通性酸性氧化物的通性 特性：特性： 不能与水反响不能与水反响 与氢氟酸反响与氢氟酸反响 3.硅酸的性质、用途及制备硅酸的性质、用途及制备 课堂练习课堂练习:D2 2、以下物质中、以下物质中, , 能用带磨口玻璃塞能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是的试剂瓶盛放的是( ) ( ) A A、浓硫酸、浓硫酸 B B、氢氧化钾、氢氧化钾 C C、氢氟酸、氢氟酸 D D、烧碱、烧