无机非金属材料的主角-硅课件教学内容

第一节无机(wújī)非金属材料的主角——硅Si-26.30%第一页，共35页。硅的存在(cúnzài)与分布存在：硅是亲氧元素，没有游离态，只有化合态（以氧化物和硅酸盐的形式存在）分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石(yánshí)的基本元素。图4-1硅的广泛存在第二页，共35页。硅和碳一样,其原子既不易失去电子，也不易得到电子，所以硅的化学性质不活泼,主要(zhǔyào)形成四价化合物．CSi碳是构成有机物的主要(zhǔyào)元素硅是构成(gòuchéng)岩石和许多矿物的主要元素从原子结构认识硅第三页，共35页。硅有晶体(jīngtǐ)硅和无定形硅两种同素异形体物性(wùxìnɡ)：化性：1、灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体(gùtǐ)2、熔点高、硬度大硅的化学性质不活泼，常温下，与氢氟酸、氟气、强碱反应。加热情况下，也能跟一些非金属(Cl2O2)反应。一、硅单质第四页，共35页。1、与氟气反应(fǎnyìng)：2、与氢氟酸反应(fǎnyìng)：3、与强碱溶液(róngyè)反应：4、与氯气反应：5、与氧气反应Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑Si+2Cl2==SiCl4Si+O2==SiO2△高温第五页，共35页。5.用途(yòngtú)晶体(jīngtǐ)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(diànchí)电脑的中央处理器（CPU）第六页，共35页。纯硅的制备(zhìbèi)课本(kèběn)P819T第七页，共35页。结晶形（石英(shíyīng)晶体）无定形——硅藻土水晶(shuǐjīng)玛瑙二、二氧化硅(èryǎnghuàguī)（SiO2）1、存在:硅石无色透明彩色环带或层状水晶玛瑙SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。结晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。第八页，共35页。每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心(zhōngxīn),O在四个顶角。同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。硅原子(yuánzǐ)——二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，用SiO2来表示(biǎoshì)二氧化硅的组成,表示(biǎoshì)O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式。[SiO4]四面体结构立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理和化学性质2、结构第九页，共35页。思考与交流P76物理性质(wùlǐxìngzhì):_____________________________化学(huàxué)稳定性:_________________________通常条件下，很稳定(wěndìng)硬度大、熔点高、难溶于水第十页，共35页。3、二氧化硅(èryǎnghuàguī)的化学性质（通常很不活泼）1、具有(jùyǒu)酸性氧化物的通性（1）与强碱(qiánɡjiǎn)反应生成盐和水SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O硅酸钠（2）与碱性氧化物反应生成盐（有粘性，其溶液俗称水玻璃）高温SiO2＋CaOCaSiO3第十一页，共35页。实验室盛装(shèngzhuāng)NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成(shēnɡchénɡ)Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。原因(yuányīn)第十二页，共35页。SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O此反应常用于雕刻(diāokè)玻璃2、特性与氢氟酸HF反应思考:实验室为什么不用(bùyòng)玻璃瓶盛装氢氟酸？HF能腐蚀(fǔshí)玻璃.因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。第十三页，共35页。二氧化碳

CO2二氧化硅

SiO2状态气态固态熔沸点硬度熔沸很低熔点高，硬度大水溶性能溶于水不溶于水化学性质与酸——

用途人工降雨，灭火,饮料等P75,图4－5与水反应(fǎnyìng)与碱性(jiǎnxìnɡ)氧化物反应与碱反应(fǎnyìng)CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3不能反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O能与氢氟酸反应SiO2＋CaO=CaSiO3高温二氧化硅和二氧化碳的性质比较第十四页，共35页。4、SiO2的用途(yòngtú)第十五页，共35页。现代通信用光缆光学纤维胃镜用光导纤维做无开刀手术光导纤维(ɡuānɡdǎoxiānwéi)手术头灯光导纤维(ɡuānɡdǎoxiānwéi)第十六页，共35页。三、硅酸(ɡuīsuān)(H2SiO3)硅酸是一种白色粉末状的固体，它不溶于水；是一种弱酸，酸性(suānxìnɡ)比碳酸还弱，不能使指示剂变色。第十七页，共35页。思考(sīkǎo)二氧化硅难溶于水，又不与水反应，那么(nàme)，如何制得硅酸呢？第十八页，共35页。实验(shíyàn)4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸现象结论方程式①滴入酚酞溶液(róngyè)呈红色①Na2SiO3溶液(róngyè)呈碱性Na2SiO3+2HCl=H2SiO3（胶体）+2NaCl实验探究②滴入盐酸有凝胶产生②硅酸难溶于水第十九页，共35页。生成的硅酸逐渐聚合(jùhé)而形成硅酸溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流动），硅酸凝胶经过干燥脱水就形成硅胶。硅胶的用途：干燥剂（吸水），吸附剂（多孔），催化剂的载体。第二十页，共35页。用H2CO3可制得H2SiO3，可证明(zhèngmíng)H2SiO3的酸性比H2CO3弱。SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓

向Na2SiO3溶液中通(zhōnɡtōnɡ)如CO2也可生成H2SiO3第二十一页，共35页。四、硅酸盐结构复杂，一般(yībān)不溶于水，化学性质很稳定。硅酸钠（Na2SiO3),其水溶液俗称(súchēnɡ)水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。是由硅、氧和金属组成(zǔchénɡ)的化合物的总称。第二十二页，共35页。实验(shíyàn)4-2放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论当水分蒸发(zhēngfā)后燃烧当水分(shuǐfèn)蒸发后不易燃烧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第二十三页，共35页。2、硅酸盐组成(zǔchénɡ)表示硅酸钠（Na2SiO3)镁橄榄石（Mg2SiO4）钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O活泼(huópo)金属氧化物·较活泼(huópo)金属氧化物·SiO2·H2ONa2O

·SiO22MgO

·SiO2CaO

·Al2O3·3SiO2·3H2O第二十四页，共35页。

K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2OK(Al3Si3O10)(OH)2练习第二十五页，共35页。传统(chuántǒng)无机非金属材料硅酸盐产品(chǎnpǐn)陶瓷(táocí)水泥玻璃阅读教材78-793、硅酸盐产品陶瓷玻璃水泥

3、硅酸盐产品陶瓷玻璃水泥

第二十六页，共35页。生产原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）生产设备：陶瓷窑生产过程：混合-成型-干燥-烧结-冷却主要性质(xìngzhì)：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型陶瓷第二十七页，共35页。生产原料：纯碱、石灰石、石英（Na2CO3、CaCO3、SiO2）生产设备：玻璃窑反应原理：主要(zhǔyào)成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2高温SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑

SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑

高温玻璃第二十八页，共35页。有色玻璃钢化玻璃(ɡānɡhuàbōlí)加入(jiārù)了不同的金属氧化物普通(pǔtōng)玻璃加热接近熔化再急速冷却玻璃第二十九页，共35页。生产(shēngchǎn)原料：石灰石、黏土（CaCO3、Al2O3·2SiO2·2H2O）生产(shēngchǎn)设备：水泥回转窑主要成分：3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3水泥第三十页，共35页。具有(jùyǒu)特殊功能的含硅物质1、碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸(shāzhǐ)、砂轮的磨料。2、硅钢（铁合金）导磁性(cíxìng)良好，用作变压器铁芯第三十一页，共35页。3、硅橡胶4、分子筛第三十二页，共35页。新型(xīnxíng)无机非金属材