化學：41《無機非金屬材料的主角-硅》課件(3)(新人教版必修1) 2

第一節(jié)

無機非金屬材料

的主角—硅化學①必修12硅的廣泛存在3問題自然界中的巖石、沙子、土壤是由什么構成？456硅、碳資料卡7第ⅣA族的二兄弟碳和硅—豪門二杰地殼質(zhì)量的約90%，構成了地殼大部分巖石、沙子和土壤，“統(tǒng)治了地殼”硅酸鹽工業(yè)的陶瓷、玻璃、水泥等使人類生活日新月異8一、二氧化硅和硅酸硅是一種親氧元素，在自然界它總是與氧相互化合。所以在氧化氣氛包圍的地球上，硅主要以熔點很高的氧化物及硅酸鹽的形式存在。1、二氧化硅（SiO2）

SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的12％，其存在形態(tài)有結晶形和無定形兩大類，通稱硅石。SiO2的結構9瑪瑙水晶晶體二氧化硅硅藻土中國硅藻土資源豐富。全國10個省(區(qū))有硅藻土礦產(chǎn)出。探明儲量的礦區(qū)有354處，總保有儲量礦石3.85億噸。僅次于美國，居世界第2位。在地區(qū)分布上，以吉林最多，占全國儲量的54.8%，云南、福建、河北等地次之。礦床類型主要為火山物源沉積型礦床(吉林長白、山東臨胸、浙江嵊州市硅藻土礦等)和陸源沉積型(云南尋甸、四川米易硅藻土礦等)礦床。成礦時代集中在第三紀和第四紀，以第三紀為主。無定形二氧化硅10水晶瑪瑙11光學纖維胃鏡二氧化硅的用途12

熔點高，硬度大。（1）物理性質(zhì)：（2）化學性質(zhì)：

化學性質(zhì)穩(wěn)定性好，不溶于水，不與酸反應。13（2）化學性質(zhì)：（a）常溫與氫氟酸（SiO2很不活潑，HF是唯一能跟其反應的酸）4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O（b）酸性氧化物：不溶于水，也不與水反應。2NaOH+SiO2==Na2SiO3+H2O與強堿反應：與堿性氧化物反應：SiO2+CaO===CaSiO3高溫(所以，不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、Na2SiO3等溶液。)14實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎？

防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。152.硅酸（H2SiO3）思考：1.二氧化硅不溶于水，不跟水反應，如何從二氧化硅來制備H2SiO3是一種很弱的酸，比碳酸的酸性還弱Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3

所生成的硅酸逐漸聚合而形成膠體－硅酸溶膠，硅酸濃度較大時，則形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。硅膠多孔，吸附水分能力強，常用做實驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。16實驗4-1：在試管中加入3-5ml飽和Na2SiO3溶液，滴入1-2滴酚酞溶液，再用膠頭滴管逐滴加入鹽酸，邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時停止。靜置，觀察現(xiàn)象。

現(xiàn)象：溶液變紅，加入鹽酸后生成膠狀沉淀。Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓

17練習:1.下列說法正確的是()A.二氧化硅溶于水顯酸性B.二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3的水溶液)可以得到原硅酸.C.因為高溫時,二氧化硅與碳酸鈉反應放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸強.D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸B182.硅酸鈉溶液俗稱水玻璃,呈堿性.下列物質(zhì)中,能用帶磨口玻璃塞的試劑瓶盛放的是()A.濃硫酸B.水玻璃C.氫氟酸D苛性堿A3.下列物質(zhì)中能跟SiO2發(fā)生反應的是()A鹽酸B硝酸C硫酸D燒堿溶液D194.光纖通訊是光作為信息的載體,讓光在光導纖維中傳輸,制造光導纖維的基本原料是()A銅B鋼C石英D鋁C5.除去二氧化硅固體中混有的CaCO3固體,方法正確的是()A加水,過濾B加熱C加鹽酸,過濾D加NaOH溶液,過濾C206.將過量的CO2分別通入(1)CaCl2溶液(2)Na2SiO3溶液(3)Ca(ClO)2溶液(4)飽和Na2CO3溶液.最終溶液中有白色沉淀的是()A(1)(2)(3)(4)B(2)(4)C(1)(2)(3)D(2)(3)B21熔沸點高、硬度大熔沸點低、硬度小不反應CO2+H2O=H2CO3

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O不反應SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+NaOH=NaHO3

SiO2+CaO==CaSiO3

高溫CO2+Na2O=Na2CO3

SiO2+2C==Si+2CO高溫CO2+C==2CO高溫22二、硅酸鹽

硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，在自然界分布極廣。硅酸鹽是一類結構復雜的化合物，一般都不溶于水，化學性質(zhì)很穩(wěn)定。最簡單又常用的硅酸鹽是硅酸鈉（Na2SiO3），其水溶液稱為水玻璃，可以作肥皂填料、木材防火劑及黏膠劑等。實驗4－2

幾種硅酸鹽產(chǎn)品——陶瓷、玻璃、水泥，最重要的無機非金屬材料。新型的陶瓷23硅酸鹽的表示方法：①化學式法：②氧化物法：硅酸鈉：Na2SiO3硅酸鈣：CaSiO3硅酸鈉：Na2O·

SiO2硅酸鈣：CaO·SiO224高嶺石：Al2O3

·

2SiO2·2H2O石棉：CaO

·

3MgO·4SiO2

沸石：Na2O

·Al2O3

·

3SiO2·2H2O云母：K2O·3Al2O3

·

6SiO2·2H2O長石：K2O·

Al2O3

·6SiO2

水泥：3CaO

·SiO2·

2CaO·SiO2

玻璃：Na2O

·CaO·

6SiO2粘土：Al2O3

·

2SiO2·2H2O25放入蒸餾水現(xiàn)象結論水份蒸發(fā)后燃燒放入Na2SiO3溶液水份蒸發(fā)后不燃燒水份蒸發(fā)后，失去防火作用防火效果好用作防火劑[實驗4-2]2627三、新型無機非金屬材料的特性1.能承受高溫、強度高。例如：氮化硅陶瓷在1200℃左右的高溫下，仍具有很高的強度，可用來制造汽輪機葉片、軸承、永久性模具等。282.具有電學特性，一些新型無機非金屬材料可以作為半導體、導體、超導體等，一些絕緣性材料常被用于集成電路的基板。293.具有光學特性。有些新型無機非金屬材料能發(fā)出各色的光，有的能透過可見光，有的能使紅外線、雷達射線穿過。處于高溫下的光導纖維30F-117是一種單座戰(zhàn)斗轟炸機。設計目的是憑隱身性能，突破對手火力網(wǎng)，壓制對手防空系統(tǒng)，摧毀嚴密防守的指揮所、戰(zhàn)略要地、重要工業(yè)目標，還可執(zhí)行偵察任務，具有一定空戰(zhàn)能力。314.具有生物特性。有些新型無機非金屬材料強度高、無毒、不溶于水，對人體組織有較好的適應性，可直接植入人體內(nèi)，用這類材料制成的人造牙齒、人造骨骼，已被應用在醫(yī)療上。人造關節(jié)32三、硅（Si）硅有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體物性：化性：1、灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體2、熔、沸點高、硬度大3、晶體硅是良好的半導體常溫下，硅的化學性質(zhì)不活潑，除氫氟酸、氟氣、強堿外不跟其他物質(zhì)如：氧氣、氯氣、硫酸等起反應，但在加熱情況下，硅也能跟一些非金屬反應。33341、與氟氣反應：2、與氫氟酸反應：3、與強堿溶液反應：4、與氯氣反應：5、與氧氣反應Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2Si+2Cl2==SiCl4Si+O2==SiO2

▲▲35存在在自然界中，沒游離態(tài)的硅，以化合態(tài)存在，例如：硅酸鹽等，在地殼中含量居第二位。用途集成電路、晶體管、硅整流器等半導體材料，還可以制成太陽能電池、硅的合金可用來制造變壓器鐵芯等。集成電路晶體管36制備工業(yè)上：SiO2粗硅SiCl4Si+C+Cl2精餾+H2高溫高溫高溫Si+2C==2CO+Si(含雜質(zhì)的粗硅)Si+2Cl2==SiCl4生成的液態(tài)SiCl4經(jīng)精餾、除硼、砷等，再用H2還原SiCl4+2H2==4HCl+Si(純度高的多晶硅)高溫高溫高溫37相應練習1已知硅與強堿氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為：Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2現(xiàn)把11.5g鈉和4.2g硅同時投入100g水中，在標況下可收集到H2多少L？（提示：與Si反應的NaOH是過量的）解：Na—1/2H2231/2×22.411.5XSi—2H2282×22.44.2YY=(4.2×2×22.4)/28=6.72(L)VH2=5.6+6.72=12.32(L)12×22.4×11.523＝5.6LX＝38相應練習2在實驗室里，將細砂粉（SiO2）與鎂粉混合加熱，也可得到粗硅，反應的化學方程式為這樣得到的硅不純凈，往往含有過量的鎂、氧化鎂及硅化鎂（Mg2Si）等，這些雜質(zhì)可用鹽酸除去，有關反應的化學方程式為SiO2+2Mg==2MgO+Si高溫MgO+2HCl==MgCl2+H2OMg2Si+4HCl==2MgCl2+SiH4Mg+2HCl=