第四章《第一节 无机非金属材料的主角硅》共两课时(全)课件

第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角

——硅第一课时硅元素(silicon)在地壳中的含量氧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%硅26.3%1.存在：没有游离态，只有化合态

分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。一、硅单质思考1：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？？Si最外层电子数是4，碳也是。思考2：碳、硅原子主要显几价？正四价（+4价）2.结构+142844.化学性质（1）在常温下化学性质不活泼，只与HF，F2

和强碱反应Si+2F2==SiF4

Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑5.用途

晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料硅太阳能电池利用硅的半导体性能，制成光电池，将光能转化为电能。电脑的中央处理器（CPU）硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔记本一样大小了。大规模集成电路硅的用途非常广泛，可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制太阳能电池，制铝合金、铁合金等多种合金。硅芯片

在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称之为“硅谷”，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起着非常重要作用。以硅为基础而制成的晶体管是计算机的心脏。

硅在电子工业中重要作用二氧化硅(SiO2)

二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。是一种坚硬难熔的固体。硅石硅矿山二、二氧化硅1.二氧化硅的存在硅石(天然)无定形（硅藻土、沙子）结晶形（石英、水晶、玛瑙）二、二氧化硅水晶晶体二氧化硅玛瑙玛瑙SiO二氧化硅的晶体结构示意图2.二氧化硅的结构.SiO2原子晶体SiO二氧化硅的晶体结构示意图SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。每个Si周围有4个O原子，每个O周围有2个Si原子

熔点高、硬度大、不溶于水的坚硬固体3.二氧化硅物理性质4.二氧化硅化学性质②不能与水反应（与CO2不同）SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO===CaSiO3

高温①是酸性氧化物（与碱、碱性氧化物反应）SiO2+2OH—==SiO3

2-+H2O④不与酸反应（除氢氟酸以外）SiO2+4HF==SiF4

+2H2O③在高温下与碳酸盐的反应（生产玻璃主要反应）SiO2+Na2CO3===CO2

+Na2SiO3高温SiO2+CaCO3===CO2

+CaSiO3高温玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？④弱的氧化性SiO2+2C==Si+2CO高温实验室现提供下列试剂瓶,①细口磨口塞玻璃瓶②广口瓶③细口橡皮塞玻璃瓶④棕色广口瓶⑤细口塑料瓶，如何存放下列药品?依据是什么?a.二氧化硅__b.氢氧化钠溶液c.硝酸银晶体__d.氢氟酸_e.浓硫酸__②③④⑤①高温高温高温5、二氧化硅的用途由于SiO2具有优良的物理化学性能加上SiO2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。光学纤维胃镜

石英制品水晶石英、玛瑙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。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，一对光纤上可同时传送3万门电话。

作业：练习册54/1、2、3、4、5、6、755/1、2、3、5、6、7、12、56/15、16、17三、硅酸(H2SiO3)

1.物理性质：白色胶状物，在水中溶解度很小，常形成胶体2.用途：常用作干燥剂，催化剂的载体

硅胶多孔，吸水力强，所以可做干燥剂。加入氯化钴的硅胶吸水后由蓝色变成粉红色，称为“变色硅胶”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3.硅酸的制备~实验4-1原理：强酸制弱酸

Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓4.硅酸的化学性质

（1）不稳定性加热H2SiO3===H2O+SiO2（2）弱酸性

①H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3②Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓

结论：酸性:HCl＞H2CO3﹥H2SiO3向Na2SiO3中通入过量CO2的化学方程式Na2SiO3+2H2O+2CO2==2NaHCO3+H2SiO3↓1、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（）A.溶解性：CO2<SiO2

B.酸性：H2SiO3>H2CO3C.熔点：SiO2>CO2（干冰）D.硬度：SiO2<CO2

C

2、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是（）A.烧碱溶液B.浓硫酸C.氢氟酸D.碳酸钠溶液

C3、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（）A.纯碱溶液B盐酸C硫酸D苛性钠溶液B四、硅酸盐2.物理性质：硅酸盐结构复杂的固态化合物，一般都不溶于水。Na2SiO3、K2SiO3（NH4）2SiO3溶于水1.含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称

3.硅酸盐的表示方法：①化学式法：②氧化物法：活泼金属氧化物+较活泼金属氧化物+SiO2+H2O硅酸钠：Na2SiO3硅酸钙：CaSiO3硅酸钠：Na2O·

SiO2硅酸钙：CaO·SiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3

·

2SiO2·2H2O镁橄榄石：Mg2SiO4→2MgO·SiO2钙长石：CaAl2Si2O8CaO·

Al2O3

·

2SiO2

水泥：3CaO

·SiO2·

2CaO·SiO2

玻璃：Na2O

·CaO·

6SiO2(1).其水溶液俗称为水玻璃(2).硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，可用作木材防火剂、防腐剂等。4.硅酸钠（Na2SiO3）----最简单的硅酸盐关于硅酸盐说明：1.除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水2.硅酸钠是常见的可溶性硅酸盐之一，俗称泡花碱；它的水溶液俗称水玻璃，是一种粘合剂；硅酸和二氧化硅的制备：[水玻璃可保存玻璃瓶中,但不能使用玻璃塞,要用橡胶塞]较强酸和可溶性硅酸盐反应制硅酸2HCl+Na2SiO3+H2O==H4SiO4↓+2NaClH4SiO4H2SiO3SiO2常温分解受热分解无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃四、硅酸盐工业t

水泥是一种非常重要的建筑材料。万丈高楼平地起，穿针引线是水泥。(1)生产过程：两磨、一烧。研磨→煅烧→再磨成细粉硅酸三钙(3CaO·SiO2)硅酸二钙(2CaO·SiO2)混合物铝酸三钙(3CaO·Al2O3)(2)普通硅酸盐水泥的成分：

1、水泥(4)混凝土：水泥、沙子和碎石的混合物。

(3)水泥砂浆:水泥、沙子和水的混合物——建筑黏合剂。2、玻璃：⑵生产过程：纯碱、石灰石和石英。

Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑高温

高温⑴玻璃的生产原料：⑶普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2组成的混合物。或Na2O·CaO·6SiO2玻璃无固定的熔沸点，在一定温度范围内软化。⑷玻璃的性能：3、陶瓷：

陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。家用陶瓷江苏宜兴，有陶都之称。瓷器是中华文明的象征。在许多拉丁语系国家中，“瓷器”和“中国”都以“CHINA”用同一字母拼音表示。江西景德镇。

江西景德镇所烧制的薄胎瓷器被誉为：“洁如玉、明如镜、薄如纸、声如罄。”

我国素有“瓷都”之称的地方江西景德镇所烧制的瓷器传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥新型无机非金属材料：新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等新型无机非金属材料：1、新型无机非金属材料的特征：（1）耐高温、强度高；（2）具有电学性质；（3）具有光学性质；（4）具有生物功能；2、结构材料——高温结构陶瓷：(1)氧化铝陶瓷(人造刚玉)：氧化铝透明陶瓷管氧化铝陶瓷制品

高压钠灯的灯管就是用氧化铝陶瓷制作的。高压钠灯是发光效率很高的一种电光源，光色金白，在它的灯光下看物清晰，不刺眼。平均寿命长达1万小时～2万小时，比高压汞灯寿命长2倍，是白炽灯寿命的10倍，是目前寿命最长的灯。高压钠灯透明氧化铝陶瓷注：钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，由于没有一种能抵御高温钠蒸气（1400℃）强烈腐蚀的特殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。用高温结构陶瓷做的发动机叶片1.下列物质中属于纯净物的是(