化學(xué)高一年級《硅 無機(jī)非金屬材料》趙少磊 (2)課件

第一節(jié)硅無機(jī)非金屬材料硅谷siliconvalley“斯坦?？蒲泄I(yè)區(qū)”是美國電子和計算機(jī)工業(yè)中心，位于美國西海岸加利福尼亞州北部舊金山南郊，圣克拉拉縣和圣胡安兩城之間的一條長48公里，寬16公里的長條形地帶上。由于它集中了全世界90％以上的著名半導(dǎo)體公司，而半導(dǎo)體的基本元件是硅片。氧48.6%硅26.3%鋁7.73%鐵4.75%鈣3.45%鈉2.74%鉀2.47%鎂2.00%氫0.16%其他1.20%硅單質(zhì)的性質(zhì)硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都很高，硬度大。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。物理性質(zhì)半導(dǎo)體材料由下列結(jié)構(gòu)示意圖你能得到什么結(jié)論？2、硅與碳結(jié)構(gòu)相似，因而性質(zhì)相似28424+14+6SiC1、硅與碳的原子結(jié)構(gòu)相似，最外層均有4個電子3、硅與碳既不易失去電子，也不易得到電子，主要形成四價化合物．碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素硅是構(gòu)成巖石和許多礦物的主要元素分組討論：

硅屬于哪類物質(zhì)？這類物質(zhì)都具有那些化學(xué)性質(zhì)？請大膽猜想硅可能具有那些化學(xué)性質(zhì)？

（3）加熱，Si能與某些非金屬單質(zhì)反應(yīng)（燃燒，放出大量的熱）Si+O2=====SiO2△①②Si+2Cl2======SiCl4高溫

（4）加熱，Si能與某些金屬單質(zhì)反應(yīng)5.硅的制備SiO2+2C====Si+2CO↑

（粗硅）高溫提純：Si+2Cl2==SiCl4高溫SiCl4+2H2==Si+4HCl高溫（高純硅）SiO2+3C====SiC+2CO↑

（金剛砂）高溫5、硅的用途②制集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體材料③含硅4%的鋼可制變壓器鐵芯④含硅15%的鋼具有耐酸性，制耐酸設(shè)備①硅芯片；半導(dǎo)體材料（一）、二氧化硅(SiO2)

石英晶體是結(jié)晶的SiO2，無色透明的叫做水晶，具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹慕鞋旇Ф趸?天然硅石)結(jié)晶形無定形瑪瑙水晶瑪瑙水晶3.SiO2的結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)性質(zhì)很穩(wěn)定

分組討論：（1）二氧化硅屬于哪類物質(zhì)？（2）這類物質(zhì)都有那些化學(xué)性質(zhì)？（3）二氧化硅可以和那些物質(zhì)反應(yīng)？討論：已知二氧化硅是一種酸性氧化物，其中硅的化合價為＋4價，請你預(yù)測二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)。(1)屬類：(2)價態(tài)：(3)特性SiO2為酸性氧化物SiO2中Si顯+4價為最高價3.SiO2的化學(xué)性質(zhì)——酸性氧化物高溫高溫不反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3③與某些鹽反應(yīng)CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑高溫Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑高溫②與堿性氧化物反應(yīng)SiO2+CaO=====CaSiO3高溫二氧化硅的注意點(diǎn)：不與水反應(yīng)（如何制取硅酸？）SiO2+H2O≠H2SiO3④特性：與氫氟酸反應(yīng)SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O用途：刻蝕玻璃花紋結(jié)論：氫氟酸不能用玻璃瓶盛裝，而盛在塑料瓶。

答：玻璃中的SiO2

與NaOH反應(yīng)生成有粘膠性的硅酸鈉學(xué)以致用

答：HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。（3）某同學(xué)根據(jù)SiO2既可與堿反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng),推斷SiO2為兩性氧化物。是否正確?（1）為什么在實(shí)驗(yàn)室中盛放NaOH

溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？（2）實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？錯誤。兩性氧化物與酸、堿反應(yīng)生成鹽和水

滴入酚酞溶液顯紅色，再滴入鹽酸紅色消失，并有透明膠狀物質(zhì)生成Na2SiO3溶液呈堿性，與酸反應(yīng)生成了H2SiO3Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl（二）、硅酸(H2SiO3)實(shí)驗(yàn)4-1

：試管中加入2ｍLNa2SiO3飽和溶液，滴入1滴酚酞試液，再用膠頭滴管逐滴滴入稀鹽酸，邊滴邊振蕩，至紅色變淺并接近消失停止，觀察現(xiàn)象。并填寫下表：Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl1、制備2、物理性質(zhì):白色，膠狀，不溶于水的物質(zhì)4、用途:可作干燥劑和催化劑的載體3、化學(xué)性質(zhì)酸性比碳酸弱（2)不穩(wěn)定性：

H2SiO3==SiO2+2H2O△強(qiáng)酸制弱酸原理（酸性HCl>H2CO3）（1)與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：

H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O4.二氧化硅的用途注意：硅和二氧化硅的用途易混淆①制造光導(dǎo)纖維

和石英表中的壓電材料②水晶：制造電子部件和光學(xué)儀器二、硅酸鹽硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。結(jié)構(gòu)復(fù)雜一般不溶于水化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定硅酸鈉（Na2SiO3),其水溶液俗稱水玻璃硅酸鹽表示方法：硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了方便記憶和計算，常用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成原則：金屬氧化物（較活潑較不活潑）——非金屬氧化物方法：1、找組成元素2、寫成氧化物的形式3、原子個數(shù)比不變4、檢查有無遺漏請用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成：硅酸鈉（Na2SiO3）————————————鎂橄欖石（Mg2SiO4）————————————高嶺土{Al2(Si2O5)(OH)4}————————————實(shí)驗(yàn)4-2當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火制備木材防火劑的原料硅酸鹽的豐富性和多樣性陶瓷日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具玻璃普通玻璃:Na2O·CaO·6SiO21、主要原料：純堿、石灰石和石英。3、反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化2、生產(chǎn)過程：（玻璃熔爐）Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高溫高溫4、玻璃的主要成分：Na2SiO3

、CaSiO3

、SiO2

5、玻璃態(tài)物質(zhì)玻璃

沒有固定的熔點(diǎn)。

沒有一定的熔點(diǎn)而在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化的物質(zhì)。（介于晶體與非晶體之間。）實(shí)例特性定義玻璃態(tài)物質(zhì)幾種常見玻璃簡介普通玻璃因混有鐵的化合物顯淺綠色藍(lán)玻璃紅玻璃鉛玻璃光學(xué)儀器玻璃鋼化玻璃光纖玻璃光導(dǎo)纖維：1964年8月華裔科學(xué)家高錕首先提出用玻璃纖維代替金屬導(dǎo)線，被譽(yù)為“纖維光學(xué)之父”。比頭發(fā)絲還細(xì)的一對光導(dǎo)纖維上同時傳送3萬門電話且中繼距離長達(dá)20——50Km，保密性能好。

在原料里加入某些金屬氧化物均勻地分散到玻璃態(tài)物質(zhì)里，使玻璃呈現(xiàn)出特征顏色。

把普通玻璃放在電爐里加熱，使它軟化，然后急速冷卻，得到鋼化玻璃。其機(jī)械強(qiáng)度比普通玻璃大4——6倍，不易破碎。6、幾種常見的玻璃水泥以黏土和石灰石為主要原料具有特殊功能的含硅物質(zhì)碳化硅（金剛砂）硅鋼導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯硅橡膠分子篩具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽新型陶瓷——生物陶瓷人造骨三、硅酸鹽與無機(jī)非金屬材料CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑高溫Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑高溫純堿、石灰石、石英粘土、石灰石粘土高溫下發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化燒結(jié)時發(fā)生復(fù)雜物理、化學(xué)變化SiO2CaSiO3Na2SiO32CaO·SiO23CaO·SiO23CaO·Al2O3硅酸鹽非晶體，透明、無固定熔點(diǎn)，可在一定溫度范圍內(nèi)軟化水硬性：無論在水中還是在空氣中均能硬化（是不可逆過程）抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣本節(jié)內(nèi)容小結(jié)：1.硅①硅的存在②硅的化學(xué)性質(zhì)③硅的用途2.SiO2①二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)②二氧化硅的用途3.硅酸鹽及無機(jī)硅酸鹽材料練習(xí)：完成下列反應(yīng)方程式1、硅與氧氣2、高純硅的制取3、二氧化硅與氫氧化鈉的反應(yīng)4、二氧化硅與氫氟酸的反應(yīng)5、制取玻璃時的反應(yīng)隨堂訓(xùn)練：1.下列說法正確的是：A.晶體硅和無定形硅是兩種不同的物質(zhì)B.二氧化硅可用做半導(dǎo)體材料C.硅可與氧氣反應(yīng)，單質(zhì)硅不能在空氣中穩(wěn)定存在D.在SiO2+2C====Si+2CO↑高溫反應(yīng)中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量比為2：12.下列溶液可以盛放在玻璃瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是：A.氫氟酸B.濃硝酸C.NaOH溶液D.氯水3.關(guān)于碳和硅的敘述中,不正確的是:A.其最高