第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角-硅

第四章非金屬及其化合物第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角－－－－硅你知道硅谷嗎？

高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū),電子技術(shù)研究中心,計(jì)算機(jī)生產(chǎn)的重要基地,位于加利福尼亞州圣弗朗西斯科南端.Si元素在地殼中的含量排在第幾位？你知道嗎？錦繡中華主要成份：SiO2主要成份：SiO2在地殼中硅的含量為26.3%，僅次于氧。硅的氧化物及硅酸鹽夠成了地殼大部分的巖石、沙子和土壤，約占地殼質(zhì)量的90%以上。在無機(jī)非金屬材料中，硅一直扮演中主要角色。一、二氧化硅和硅酸閱讀、思考：地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的_____%,存在形態(tài)有_______和________兩大類，統(tǒng)稱______。1.二氧化硅(SiO2)12結(jié)晶形無定形硅石石英水晶瑪瑙二氧化硅的晶體空間結(jié)構(gòu)二氧化硅的用途光學(xué)纖維胃鏡用光導(dǎo)纖維做手術(shù)，不用開刀二氧化硅的用途制晶體硅石英坩堝光導(dǎo)纖維石英手表光學(xué)儀器耐磨器皿SiO2精密儀器軸承思考與交流：請(qǐng)同學(xué)們思考P76的問題并和前后左右的同學(xué)進(jìn)行交流。SiO2具有哪些物理性質(zhì)？化學(xué)穩(wěn)定性如何？SiO2的這些性質(zhì)是由什么決定的？請(qǐng)將你的認(rèn)識(shí)寫在下面橫線上，物理性質(zhì)：_____________________化學(xué)穩(wěn)定性：___________________堅(jiān)硬難熔的固體，熔沸點(diǎn)比較高，不溶于水，硬度比較大。常溫下非常穩(wěn)定二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)活動(dòng)與探究：二氧化硅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能否與HCl、H2S04、HN03、HF發(fā)生反應(yīng)？結(jié)論：SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O快樂體驗(yàn)：試一試怎樣能在玻璃上雕刻花紋。（玻璃的主要成分是SiO2）可以與氫氟酸反應(yīng)，放出氣體設(shè)問：CO2和SiO2作為酸性氧化物能與哪些物質(zhì)反應(yīng)？與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)SiO2＋CaOCaSiO3高溫SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O二氧化碳

二氧化硅

狀態(tài)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與水與堿與堿性氧化物與酸

用途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應(yīng)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O固態(tài)熔沸點(diǎn)低氣態(tài)熔沸點(diǎn)高、硬度大——

SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O

人工降雨，滅火等

裝飾、石英坩堝、光纖等二氧化碳和二氧化硅的物理化學(xué)性質(zhì)及用途比較SiO2＋CaO=CaSiO3高溫探究實(shí)驗(yàn)4-13-5mL硅酸鈉溶液1-2滴酚酞稀鹽酸先后2、硅酸

現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式離子方程式SiO32-+2H+==H2SiO3↓Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓a、Na2SiO3溶液呈堿性，b、可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠，d、靜置則形成硅酸沉淀。滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，同時(shí)有白色膠狀沉淀產(chǎn)生探究實(shí)驗(yàn)23-5mL硅酸鈉溶液CO2

現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式通入CO2后溶液由紅色變淺至無色，同時(shí)有白色膠狀沉淀產(chǎn)生可溶性硅酸鹽與CO2反應(yīng)生成不溶于水的硅酸Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓制取原理：強(qiáng)酸制弱酸酸與鹽的復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律之一較強(qiáng)酸+較弱酸鹽較弱酸+較強(qiáng)酸鹽小測(cè)驗(yàn)：你知道CO2通入到CaCl2溶液中有現(xiàn)象嗎？性質(zhì)：不溶于水、不穩(wěn)定、極弱酸(酸性比碳酸還弱）制法：SiO32-+2H+==H2SiO3↓SiO32-+H2O+CO2==H2SiO3↓+CO32-H2SiO3==SiO2+H2OH2SiO3+NaOH==Na2SiO3+H2O小結(jié)

生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。常常用做干燥劑。用途思考、討論：Ｃ、Ｓi原子結(jié)構(gòu)相似，形成的氧化物CO2、SiO2性質(zhì)卻有很大的差別，為什么呢？CSi二、硅酸鹽硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一般都不溶于水1、硅酸鈉（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗稱為水玻璃，可制備硅膠、木材防火劑等2、硅酸鹽組成表示硅酸鈉（Na2SiO3)鎂橄欖石（Mg2SiO4）鈣沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2ONa2O

·SiO22MgO

·SiO2CaO

·Al2O3·3SiO2·3H2O無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃閱讀教材783、硅酸鹽產(chǎn)品------陶瓷玻璃水泥

1陶瓷：原料——黏土2玻璃：原料——純堿、石灰石和石英；3水泥：原料——黏土和石灰石；適量石膏；硅酸鹽產(chǎn)品簡(jiǎn)介：產(chǎn)品主要原料主要設(shè)備反應(yīng)條件主要反應(yīng)或主要成分主要性質(zhì)水泥粘土、石灰石、石膏(適量)水泥回轉(zhuǎn)窯高溫硅酸三鈣：3CaO·SiO2硅酸二鈣：2CaO·SiO2鋁酸三鈣：3CaO·Al2O3水硬性玻璃

純堿、石灰石、石英

玻璃窯高溫Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

硅酸鹽產(chǎn)品碳化硅(金剛砂,SiC)：硬度大硅鋼：高導(dǎo)磁性硅橡膠：良好的彈性分子篩：吸附劑、催化劑新型無機(jī)非金屬材料：新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等科學(xué)視野結(jié)構(gòu)陶瓷科學(xué)視野科學(xué)視野用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷做的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片生物陶瓷科學(xué)視野三、硅單質(zhì)1、存在：硅有晶體硅和無定形硅兩種。2、物理性質(zhì)：晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(diǎn)(1410℃)和沸點(diǎn)都很高，硬度大。3、化學(xué)性質(zhì)：常溫下硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不活潑導(dǎo)電