第一节无机非金属材料的主角硅

第四章

非金属及及其化合物

第一节无机非金属材料的主角—硅点此播放教学视频

教学目标1.了解硅元素在自然界中的存在形式，知道硅、二氧化硅在信息技术、材料科学等领域的应用，知道二氧化硅的性质；了解硅酸的性质及制法。2.以知识的学习为线索，掌握学习元素化合物的一般方法，结构决定性质，性质决定用途和保存方法，提高自主学习的能力。3.通过了解新教材硅及其人物化合物的性质，培养学生的科学态度和辩证唯物主义世界观和关心社会，热爱生活的习惯。点此播放教学视频

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%点此播放教学视频

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90%以上。

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硅的分布与存在存在：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。点此播放教学视频

Si最外层电子数是4，碳也是。思考2：碳、硅原子主要显几价，化学性质是否活泼，与其它原子结合时是得失电子还是形成共用电子对？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？+624+14284C1、硅的工业制法：

粗硅：

纯硅：2C+SiO2===Si+2CO↑高温Si+2Cl2====SiCl4SiCl4+2H2===Si+4HCl高温一、硅单质点此播放教学视频

2.物理性质结构类似金刚石，为硬而脆的灰黑色固体,熔点高,硬度大。点此播放教学视频

3.化学性质在常温下化学性质不活泼Si+O2===SiO2Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Si+2Cl2==SiCl44.用途

晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,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。点此播放教学视频

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。硅芯片点此播放教学视频

二氧化硅(SiO2)G63

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、二氧化硅和硅酸（一）二氧化硅(SiO2)硅石(天然)结晶形无定形二、二氧化硅和硅酸点此播放教学视频

水晶晶体二氧化硅点此播放教学视频

玛瑙玛瑙点此播放教学视频

SiO二氧化硅的晶体结构示意图点此播放教学视频

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，硬度也很大。点此播放教学视频

坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶于水，硬度比较大。1.物理性质：（一）二氧化硅(silicondioxide)点此播放教学视频

实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，为什么？

防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成有粘性的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起，不易打开。2.化学性质②不能与水反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO===CaSiO3

高温①是酸性氧化物SiO2+2OH—==SiO3

2-+H2O注：酸性氧化物绝大多数能与水反应生成对应的酸。④不与酸反应（除氢氟酸以外）SiO2+4HF==SiF4

+2H2OG65③在高温下与碳酸盐的反G64SiO2+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？注：酸性氧化物一般都不与酸反应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细口橡胶塞玻璃瓶④棕色广口瓶G61⑤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__＿＿②③④⑤①二氧化硅(SiO2）二氧化碳(CO2)物理性质与水反应与碱反应与碱性氧化物反应与酸反应与碳反应熔沸点高、硬度大熔沸点低、硬度小不反应CO2+H2O=H2CO3

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O不反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+NaOH=NaHＣO3

SiO2+CaO==CaSiO3

高温CO2+Na2O=Na2CO3

SiO2+2C==Si+2CO高温CO2+C==2CO高温3、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应用。G61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。硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。酸性较弱，比碳酸的酸性还弱。（二）硅酸(H2SiO3)

干燥硅胶

湿硅胶

硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。用途：G62点此播放教学视频

实验探究:在试管中加入3—5mLNa2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的体积比用水稀释),滴入1—2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时为止。静置。观察变化过程及其现象。点此播放教学视频

现象：结论：方程式：

滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有有白色胶状沉淀产生Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水.Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓H2SiO3===H2O+SiO2加热点此播放教学视频

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

<SiO2B.酸性：H2SiO3>H2CO3C.熔点：SiO2>CO2（干冰）D.硬度：SiO2<CO2

C点此播放教学视频

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

C点此播放教学视频

三、硅酸盐硅酸盐是结构复杂的固态化合物，大多不溶于水。化学性质很稳定。硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称点此播放教学视频

实验：取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸收，浸透，取出稍沥干(不再滴液)后，同时分别放置在酒精灯外焰处，观察现象。点此播放教学视频

最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液俗称为水玻璃，硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，可用作肥皂填料、木材防火剂等。放入蒸馏水现象结论水份蒸发后燃烧放入Na2SiO3溶液水份蒸发后不燃烧水份蒸发后，失去防火作用防火效果好用作防火剂

硅酸盐的表示方法：①化学式法：②氧化物法：硅酸钠：Na2SiO3硅酸钙：CaSiO3硅酸钠：Na2O·

SiO2硅酸钙：CaO·SiO2点此播放教学视频

高岭石：Al2O3

·

2SiO2·2H2O石棉：CaO

·

3MgO·4SiO2

沸石：Na2O

·Al2O3

·

3SiO2·2H2O云母：K2O·3Al2O3

·

6SiO2·2H2O长石：K2O·

Al2O3

·6SiO2

水泥：3CaO

·SiO2,

2CaO·SiO2

玻璃：Na2O

·CaO·

6SiO2粘土：

Al2O3

·

2SiO2·2H2O无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃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。湘乡水泥厂⑵生产过程：黏土和石灰石。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)⑴水泥的生产原料：⑶普通硅酸盐水泥的成分：1水泥⑷水泥的性能：水泥具有水硬性。水泥、沙子和水的混合物——建筑黏合剂。水泥、沙子和碎石的混合物。混凝土：水泥砂浆：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；玻璃是混合物，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。家用陶瓷江西宜兴，G63有陶都之称。点此播放教学视频

隋代烧制的三彩陶骆驼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、超导陶瓷等点此播放教学视频

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；点此播放教学视频

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点此播放教学视频

1.下列物质中属于纯净物的是()A