二氧化硅和硅酸定稿課件

地殼中含量最多的元素是______,其次是_______;空氣中含量最多的元素是_____,其次是_______。人體生理必需的食用鹽是______中的氯元素。人類活動(dòng)所產(chǎn)生的影響大氣質(zhì)量的氣態(tài)物質(zhì)SO2、CO、NO2等屬于_________類別。

非金屬和金屬一樣,與人類的關(guān)系十分密切.你知道嗎?硅氧氮氧氯化鈉非金屬氧化物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——硅在地殼中硅的含量為26.3%，僅次于氧。硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)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，硅一直扮演著主要角色。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。單質(zhì)硅的存在形態(tài)與碳相似，有

和

兩種，結(jié)構(gòu)與

類似，顏色

，狀態(tài)

，熔點(diǎn)

，硬度

，常溫下化學(xué)性質(zhì)

。

正四面體一、硅單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)

常溫下性質(zhì)穩(wěn)定

Si+F2→Si+O2→Si+HF→

Si+NaOH+H2O→·硅的工業(yè)制備：SiO2＋2C=Si＋2CO↑高溫硅芯片是各種計(jì)算機(jī)、微電子產(chǎn)品的核心

大規(guī)模集成電路硅芯片生產(chǎn)半導(dǎo)體生產(chǎn)12結(jié)晶形無定形硅石二、二氧化硅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______。

每1個(gè)Si原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子，Si在中心,O在四個(gè)頂角。同時(shí)每1個(gè)O原子周圍結(jié)合2個(gè)Si原子相結(jié)合。二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)比為2：1，用SiO2來表示二氧化硅的組成,表示O與Si的原子個(gè)數(shù)比,不是分子式是化學(xué)式。[SiO4]四面體結(jié)構(gòu)

立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了SiO2具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)（2）、結(jié)構(gòu)主要用作石英坩堝、光導(dǎo)纖維、飾品、建筑材料(沙子)（3）、用途光學(xué)纖維胃鏡用光導(dǎo)纖維做手術(shù)，不用開刀

用玻璃塞為什么打不開呢？（提示：玻璃含二氧化硅）SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O2、NaOH與實(shí)驗(yàn)室里其它試劑瓶有何不同？

生成的Na2SiO3會(huì)把試劑瓶和玻璃塞粘連在一起，所以打不開?！舅伎寂c交流】①與強(qiáng)堿反應(yīng)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O②與堿性氧化物反應(yīng)化學(xué)性質(zhì)1、具有酸性氧化物的通性SiO2

＋CaOCaSiO3高溫

能與HF反應(yīng)2、SiO2的特殊性：SiO2+4HFSiF4↑+2H2O用途：刻蝕玻璃（制作玻璃工藝品）注意：實(shí)驗(yàn)室用塑料瓶來盛裝HF。3.弱氧化性高溫高溫高溫SiO2+2C=Si+2CO↑4.與某些鹽反應(yīng)SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑

此兩個(gè)反應(yīng)用于工業(yè)制玻璃二氧化碳二氧化硅化學(xué)式化學(xué)式的意義通常狀況下的狀態(tài)硬度水溶性熔沸點(diǎn)二氧化硅和二氧化碳的比較CO2SiO2表示二氧化碳分子及其組成表示二氧化硅晶體中硅氧原子個(gè)數(shù)比氣態(tài)固態(tài)很小很大可溶于水不溶于水很低很高二氧化碳二氧化硅穩(wěn)定性與水反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與堿反應(yīng)與HF反應(yīng)高溫穩(wěn)定很穩(wěn)定CO2+H2O=H2CO3不反應(yīng)CO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO=CaSiO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O不反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O化學(xué)性質(zhì)

二氧化碳

CO2二氧化硅

SiO2

狀態(tài)

氣態(tài)

固態(tài)熔沸點(diǎn)硬度熔沸點(diǎn)很低熔點(diǎn)高，硬度大水溶性

能溶于水不溶于水化學(xué)性質(zhì)與酸——

用途人工降雨，滅火,飲料等石英坩堝、光導(dǎo)纖維、飾品、建筑材料(沙子)與水反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與堿反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3不能反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2＋CaO=CaSiO3高溫能與氫氟酸反應(yīng)三、硅酸(H2SiO3)【思考與交流】我們知道SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎樣制備H2SiO3呢？可溶性的硅酸鹽和鹽酸反應(yīng)制得溫馨提示：硅酸是難溶于水的弱酸不穩(wěn)定，受熱易分解SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓

SiO32-+2H+=H2SiO3↓Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓?

H2SiO3=H2O+SiO2生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠（能流動(dòng)），當(dāng)硅酸的濃度較大時(shí)，就會(huì)形成硅酸凝膠（不能流動(dòng)），硅酸凝膠經(jīng)過干燥脫水就形成硅膠。(硅膠的基本成份是二氧化硅)硅酸膠體硅酸凝膠硅酸干凝膠“硅膠”將硅酸凝膠用CoCl2溶液浸泡、干燥活化后制得。因?yàn)闊o水CoCl2為藍(lán)色，水合CoCl2·6H2O為紅色，所以根據(jù)變色硅膠由藍(lán)變紅可以判斷硅膠的吸水程度。硅膠是一種具有物理吸附作用的吸附劑，可以再生反復(fù)使用。②不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定），受熱易分解?H2SiO3==H2O+SiO2①弱酸性（酸性比碳酸弱），不使指示劑變色（1）、硅酸的性質(zhì)白色固體，不溶于水小結(jié)（2）、用途：干燥劑（吸水），吸附劑（多孔），催化劑的載體。□1、加熱熔融燒堿時(shí)應(yīng)使用下列哪種坩堝（）A.石英坩堝B.普通玻璃坩堝C.鐵坩堝D.氧化鋁坩堝C學(xué)以致用2、要除去SiO2中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（）

A.純堿溶液B鹽酸

C硫酸D苛性鈉溶液B1、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來盛裝的是()A.燒堿溶液B.濃硫酸

C.氫氟酸D.碳酸鈉溶液C學(xué)以致用硅酸鹽四、硅酸鹽

硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，沒有固定的酸根。

硅酸鹽種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成各異，通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成。

硅酸鹽大多不溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。Na2O·SiO2

CaO·3MgO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2CaO·Na2O·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2O1.硅酸鹽組成表示白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿，無色粘稠的液體，是一種礦物膠物理性質(zhì)2.硅酸鈉（Na2SiO3）③與鹽反應(yīng)①與酸反應(yīng)Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3↓+2NaCl化學(xué)性質(zhì)②與堿反應(yīng)Ca(OH)2+Na2SiO3=CaSiO3↓+2NaOH現(xiàn)象結(jié)論水份蒸發(fā)后燃燒水份蒸發(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(shí)驗(yàn)4-2放入蒸餾水放入Na2SiO3溶液化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性好用途可以作制備硅膠的原料，還可以用做建筑、紙張的黏合劑和木材、織物的防腐劑及防火劑無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃4.硅酸鹽材料用含硅物質(zhì)作原料經(jīng)加熱制成硅酸鹽材料。材料(組成)金屬材料無機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料：光導(dǎo)纖維、新型陶瓷硅酸鹽材料：玻璃、陶瓷(土器、陶器、炻器、瓷器)、水泥傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料:材料的分類（一）、玻璃1、玻璃生產(chǎn)問題：玻璃生產(chǎn)的主要原料、主要設(shè)備、反應(yīng)原理分別是什么？（3）反應(yīng)原理（2）生產(chǎn)設(shè)備玻璃熔爐（1）生產(chǎn)原料純堿Na2CO3石灰石CaCO3石英SiO2Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2高溫

CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2高溫玻璃熔爐[設(shè)問]這兩個(gè)反應(yīng)是否違反了復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律？復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律僅適用于溶液，不能套用于高溫條件下的反應(yīng)。Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2高溫

CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2高溫2、普通玻璃的主要成分

Na2SiO3、CaSiO3、SiO23、玻璃的特點(diǎn)不是晶體、沒有固定的熔點(diǎn)幾種常見玻璃簡(jiǎn)介普通玻璃因混有鐵的化合物顯淺綠色藍(lán)玻璃紅玻璃化學(xué)儀器玻璃如試管等光學(xué)儀器玻璃如放大鏡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(duì)光導(dǎo)纖維上同時(shí)傳送3萬門電話且中繼距離長(zhǎng)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。4、幾種玻璃的特性和用途（1）普通玻璃特性：在較低溫度下軟化。用途：制造玻璃窗、玻璃瓶、玻璃杯等玻璃器皿特性：膨脹系數(shù)小、耐酸堿、強(qiáng)度大、濾光。用途：可制造化學(xué)儀器;高壓水銀燈,紫外燈的燈殼等。（2）石英玻璃 石英玻璃坩堝特性：透光性能好、有折光和色散性。用途：可制造眼鏡片、照相機(jī)、顯微

鏡、望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)儀器。（3）光學(xué)玻璃特性：耐腐蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、

不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀。用途：制造太空飛行員的衣服、玻璃鋼等。（4）玻璃纖維玻璃纖維布玻璃纖維絲特性：耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度大、質(zhì)輕、抗震。用途：制造運(yùn)動(dòng)器材，微波通訊，汽車、火車玻璃窗。（4）鋼化玻璃洛陽藍(lán)地鋼化玻璃廠（二）陶瓷：以粘土（Al2O3.2SiO2.2H2O）為主要原料以及各種天然礦物經(jīng)過粉碎混煉、成型和煅燒制得的材料以及各種制品餐具、茶具、缸，壇、盆、罐、盤、碟、碗日用陶瓷瓷器欣賞花瓶、雕塑品、園林陶瓷、器皿、陳設(shè)品工藝陶瓷工業(yè)陶瓷建筑一衛(wèi)生陶瓷：如磚瓦，排水管、面磚，外墻磚，衛(wèi)生潔具等用于各種化學(xué)工業(yè)的耐酸容器、管道，塔、泵、閥以及搪砌反應(yīng)鍋的耐酸磚、灰等；化工陶瓷用于電力工業(yè)高低壓輸電線路上的絕緣子。電機(jī)用套管，支柱絕緣子、低壓電器和照明用絕緣子，以及電訊用絕緣子，無線電用絕緣子等；電瓷用于各種現(xiàn)代工業(yè)和尖端科學(xué)技術(shù)的特種陶瓷制品，有高鋁氧質(zhì)瓷、鎂石質(zhì)瓷、鈦鎂石質(zhì)瓷、鋯英石質(zhì)瓷、鋰質(zhì)瓷、以及磁性瓷、金屬陶瓷等。特種陶瓷由陶瓷硬質(zhì)相與金屬或合金粘結(jié)相組成的結(jié)構(gòu)材料。從金屬陶瓷英文單詞Cermets來，是由Ceramic（陶瓷）和Metal（金屬）結(jié)合構(gòu)成的。金屬陶瓷既保持了陶瓷的高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、耐高溫、抗氧化和化學(xué)穩(wěn)定性等特性，又具有較好的金屬韌性和可塑性。金屬陶瓷：（三）、水泥1、水泥的特性水硬性2、水泥生產(chǎn)思考問題：生產(chǎn)水泥的主要原料、主要設(shè)備。（1）生產(chǎn)原料石灰石黏土少量的石膏（2）生產(chǎn)設(shè)備

水泥回轉(zhuǎn)窯（3）石膏的作用調(diào)節(jié)水泥硬化速率

3、普通水泥的主要成分硅酸三鈣3CaO·SiO2硅酸二鈣2CaO·SiO2

鋁酸三鈣3CaO·Al2O3

4、幾種常見的水泥制品名稱水泥砂漿混凝土鋼筋混凝土原料水泥沙子水用途建筑粘合劑水泥沙子碎石水建造廠房鋼筋混凝土建造高樓橋梁水壩混凝土輸送車1、運(yùn)輸混凝土的車輛為什么在不斷的旋轉(zhuǎn)？

2、用水泥可以筑成水庫(kù)的大壩，這說明水泥的什么性質(zhì)？水庫(kù)大壩思考題對(duì)照三種硅酸鹽工業(yè)，總結(jié)硅酸鹽工業(yè)的共同特點(diǎn)？（1）生成物都是硅酸鹽；（2）原料都是含硅物質(zhì)；（3）反應(yīng)條件都是高溫；（4）反應(yīng)原理都是發(fā)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。1、硅酸鹽材料：水泥、玻璃、陶瓷等。2、水泥、玻璃、陶瓷的原料和主要成分水泥主要成分：3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3玻璃主要成分：Na2SiO3CaSiO3SiO2

3、制造玻璃的兩個(gè)主要反應(yīng)的化學(xué)方程式小結(jié)Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2高溫

CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2高溫傳統(tǒng)與新型無機(jī)非金屬材料特性對(duì)比材料特性種類傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料抗腐蝕，耐高溫質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊普通玻璃普通水泥粘土陶瓷新型無機(jī)非金屬材料耐高溫、高強(qiáng)度具有電學(xué)特性具有光學(xué)特性具有生物特性高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：氧化鋁陶瓷（人造剛玉）氮化硅陶瓷光導(dǎo)纖維（SiO2）

氧化鋁陶瓷氮化硅陶瓷光導(dǎo)纖維Si3N4Al2O3Si