公开课无机非金属材料的主角硅.ppt

1、美国的硅谷“斯坦福科研工业区”是美国电子和计算机工业中心，位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊，圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长公里，宽公里的长条形地带上。由于它集中了全世界0以上的著名半导体公司，而半导体的基本元件是硅片，所以该地区被称为“硅谷”。,硅谷 silicon valley,非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角_硅,硅元素(silicon)在地壳中的含量,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。,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）,思考3：阅读资料卡片，比较碳、硅亲合氧的能力。

2、, 碳、硅都是亲氧元素。硅的亲氧性强于碳的亲氧性。,因此硅元素在自然界都是与氧的化合物的形态存在。,原因：,阅读科学视野,SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。,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？,二氧化硅,10928,约180,Si,O,SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定,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。天然二氧化硅也叫硅石，是一种坚硬难熔的固体。,硅石,硅矿山,二氧化硅（SiO2),讨论：阅读课本P63页试画出由硅石开始分类的树状分布图。,硅石,结晶形（石英）,无定形（硅藻土）,

3、水晶,玛瑙,玛瑙,水晶,晶体二氧化硅,硅藻土中国硅藻土资源丰富。全国10个省(区)有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有354处，总保有储量矿石3.85亿吨。仅次于美国，居世界第2位。在地区分 布上，以吉林最多，占全国储量的54.8%，云南、福建、河北等地次之。矿床类型主要为火山物源沉积型矿床(吉林长白、山东临胸、浙江嵊州市硅藻土矿等)和陆源沉积型(云南寻甸、四川米易硅藻土矿等)矿床。成矿时代集中在第三纪和第四纪，以第三纪为主。,无定形二氧化硅,一、二氧化硅(silicon dioxide),透过图片思考:二氧化硅具有哪些物理性质?化学稳定性如何?你的根据是什么?SiO2的这些性质是由什么决定的？,

4、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(silicon dioxide),实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起,2.化学性质,不能与水反应,SiO2 + CaO = CaSiO3,SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O,高温, 是酸性氧化物,不与酸反应（除氢氟酸以外）,SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,在高温下与碳酸盐的反应,SiO2 + Na2CO3 = CO2 + Na2SiO3,高温,SiO2

5、+ CaCO3 = CO2 + CaSiO3,高温,你知道吗？玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？,2.化学性质,实验室现提供下列试剂瓶, 细口磨口塞玻璃瓶瓶广口瓶细口橡皮塞玻璃瓶棕色广口瓶细口塑料瓶，如果你是实验室管理员,你将如何存放下列药品?你的依据是什么?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_,考考你！,弱氧化性,SiO2 +2C = Si + 2CO ,高温,工业上用此反应制备粗硅，这就是“从沙滩到用户”！,2.化学性质,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地应用

6、。,光学纤维胃镜,石 英 制 品,水 晶 制 品,二氧化硅的用途,二、硅酸(H2SiO3),实验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,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,探究1：怎样由石英(SiO2)制取硅酸？,Na2SiO3+2HCl+H2O=2NaCl+H4SiO4,H4SiO4=H2SiO3+H2O(易),硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢？请你设计一个实验论证你的推断。,实验探究2：,实验2：将CO2通入Na2SiO3溶液中,现象：透明的硅酸凝胶生成,方程式：,Na2SiO3+H2O

7、+CO2=H2SiO3+Na2CO3,你的结论：,硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱,硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。,用途：,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。,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 H2CO3C.熔点：SiO2 CO2（干冰） D.硬度： SiO2 CO22、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3、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,C,C,B,课堂回顾

8、练习:,课堂练习,下列说法正确的是（ ）A.SiO2是酸性氧化物，所以可以和碱反应，不和任何酸反应。B.CO2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸C.SiO2对应的酸有不同的组成D.SiO2跟水反应可得硅酸,BC,试设计一简单实验方案,检验某生石灰样品中含有石灰石、石英, ,有关反应的离子方程式为 .,取少量的样品研细,试管中与过量的盐酸反应,若产生气体,说明样品中有石灰石,若仍有不溶物,说明样品中有石英,CaCO3 + 2H+ =Ca2+CO2+ H2O,课堂练习,二、硅酸盐,硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。,最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液 俗称为水玻璃，可用作肥皂填料、木材

9、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,无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,t,硅酸盐产品简介：,练习：如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐硅酸钠： Na2SiO3 石棉：CaMg3Si4O12长石：KAlSi3O8普通玻璃： CaNa2Si6O14黏土：Al2(Si2O5)(OH)4,Na2OSiO2,3MgOCaO4SiO2,K2OAl2O36SiO2,CaONa2O6SiO2,Al2O32SiO22H2O,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

10、构陶瓷、压电陶瓷,透明陶瓷、超导陶瓷等,高压钠灯,透明氧化铝陶瓷,生 物 陶 瓷 应 用,用高温结构陶瓷做的发动机叶片,三、硅单质,1.制法,SiO2 + 2C = Si + 2CO,2.物性,结构类似金刚石，为硬而脆的灰黑色固体, 熔点高,硬度大。,3.化性,在常温下化学性质不活泼,高温,Si + O2 = SiO2,4.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,电脑的中央处理器（CPU）,A,BD,C,1.下列物质中属于纯净物的是( ) A.Na2CO310H2O B.水泥 C.纯净的盐酸 D.普通玻璃,2.下列叙述正确的是( )A.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C.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,3.下列物质有固定熔点的是（）A.水泥 B.玻璃C.Na2OSiO2 D.水玻璃,课堂练习,再见！,谢谢！,作业：完成教学案,