5.3.1硅課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版

無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料含有元素硅氧等元素性能耐高溫、抗腐蝕、硬度高特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能應(yīng)用日常生活應(yīng)用航空航天領(lǐng)域信息領(lǐng)域新能源領(lǐng)域無機(jī)非金屬材料根據(jù)組成、性能和應(yīng)用的不同可分為___________________和__________________兩種，其中傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料多為硅酸鹽材料，通常包括陶瓷、玻璃和水泥三種傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料閱讀P19頁內(nèi)容傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料--硅酸鹽材料課堂導(dǎo)入世界著名高科技產(chǎn)業(yè)區(qū)——硅谷

硅谷（SiliconValley），位于美國加利福尼亞北部的大都會區(qū)舊金山灣區(qū)南面。硅谷最早是研究和生產(chǎn)以硅為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體芯片的地方，因此得名。探知硅秘?zé)o機(jī)非金屬材料——多角度認(rèn)識硅元素硅

漢字文化角度：硅=石+土1、自然界中硅元素存在：巖石、沙子、土壤中2、硅在地殼中的含量：僅次于氧，排在第二位

從晶體結(jié)構(gòu)及原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識硅，并總結(jié)硅的化學(xué)性質(zhì)。硅與碳一樣，最外層4個(gè)電子，在化學(xué)反應(yīng)中既不易失去又不易得到電子，主要形成正四價(jià)化合物?！换顫姽璧拇嬖谛问焦璧难趸锛肮杷猁}構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的90%以上。硅是一種親氧元素,在自然界中它總是與氧相互化合的，因此硅都以化合態(tài)存在于自然界，主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在。碳—統(tǒng)治有機(jī)界：碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素。硅—統(tǒng)治無機(jī)礦物界：硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素。探究課堂硅的存在硅是親氧元素，沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)。硅在自然界中主要以：硅酸鹽（如地殼中的大多數(shù)礦物）和

氧化物（如水晶、瑪瑙）的形式存在。硅酸鹽——石榴石氧化物——水晶探究課堂硅的類型晶

體

硅不

定

型

硅要點(diǎn)探究?探究點(diǎn)一碳硅碳硅存在形態(tài)單質(zhì)的存在形態(tài)金剛石、石墨、C60等同素異形體________和________單質(zhì)物理性質(zhì)金剛石：________________石墨：__________________________色固體、有金屬光澤，熔點(diǎn)高、硬度大，有脆性游離態(tài)和化合態(tài)化合物晶體硅無定形硅熔點(diǎn)高、硬度大硬度小、電的良導(dǎo)體灰黑

【知識梳理】

一、碳、硅比較碳硅用途_________用作切割刀具，

________用作電極、鉛筆芯________材料和合金材料與非金屬單質(zhì)反應(yīng)與O2反應(yīng)：____________________________與O2、F2反應(yīng)：________________與氧化物反應(yīng)與CuO、SiO2反應(yīng)：______________________________金剛石石墨半導(dǎo)體碳硅與酸反應(yīng)與濃H2SO4、濃HNO3反應(yīng)：與氫氟酸反應(yīng)：【要點(diǎn)深化】碳、硅的特性一般規(guī)律碳、硅的特性非金屬單質(zhì)一般熔點(diǎn)低、硬度小金剛石、晶體硅熔點(diǎn)高、硬度大非金屬單質(zhì)一般為絕緣體硅為半導(dǎo)體，常用于電子部件；石墨為電的良導(dǎo)體非金屬一般不與強(qiáng)堿反應(yīng)Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑非金屬一般不與非氧化性酸反應(yīng)Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑硅還原性大于碳一般情況下，較活潑金屬能置換酸或水中的氫，而大多數(shù)非金屬不能Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑硅的制備⑴SiO2+2C==Si+2CO↑(粗硅)高溫內(nèi)容解讀⑵Si+3HCl==SiHCl3+H2高溫⑶SiHCl3+H2==Si+3HCl（高純硅）高溫若C過量：SiO2+3C==SiC+2CO↑高溫碳化硅(俗名：金剛砂)工業(yè)上用焦炭還原石英砂可知制得含有少量雜質(zhì)的粗硅提純?nèi)绾沃苽涓呒兌鹊墓?？硅的制備SiO2+2C==Si+2CO↑(粗硅)高溫內(nèi)容解讀工業(yè)上利用焦炭與SiO2在高溫下反應(yīng)制備粗硅，由此能否說明碳的還原性大于硅？提示：氧化性、還原性的強(qiáng)弱，必須是在通常的情況下發(fā)生的反應(yīng)，上述反應(yīng)是在高溫條件下發(fā)生的，故不能比較還原性的強(qiáng)弱。知識點(diǎn)補(bǔ)充探究課堂晶體硅的物理性質(zhì)

晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，其結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔沸點(diǎn)很高、硬度大，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料。價(jià)值5元的沙子SiO2Si價(jià)值5000元的芯片點(diǎn)沙成金從沙灘到用戶晶體硅的用途1.硅酸鹽及其結(jié)構(gòu)(1)硅酸鹽的概念硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。它們種類繁多、組成各異、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在自然界中廣泛存在。(2)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)知識梳理在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體，其結(jié)構(gòu)如圖所示。每個(gè)Si結(jié)合

個(gè)O，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的

相互連接，每個(gè)

為兩個(gè)四面體所共有，與

個(gè)Si相結(jié)合。4OO2為什么硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)？在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體，其結(jié)構(gòu)如圖所示。每個(gè)Si結(jié)合4個(gè)O，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接，每個(gè)O為兩個(gè)四面體所共有，與2個(gè)Si相結(jié)合。硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)探知硅秘重走硅路——三大硅酸鹽材料的使用和制備—多角度認(rèn)識硅元素【活動】根據(jù)視頻并閱讀課本P20-21，找出三大硅酸鹽材料的原料、工藝設(shè)備、和成分，歸納填寫表格傳統(tǒng)硅酸鹽材料主要原料主要設(shè)備主要成分性能陶瓷玻璃水泥公元前4500年玻璃的誕生

近代硅酸鹽材料的使用和生產(chǎn)【思考1】結(jié)合玻璃生產(chǎn)的原料和成分分析，燒制玻璃發(fā)生了怎樣的反應(yīng)？發(fā)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，主要反應(yīng)：Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑

高溫高溫?zé)o機(jī)非金屬材料【思考2】為什么三大硅酸鹽材料表現(xiàn)出這樣的性能？黏土純堿、石灰石、沙子黏土、石灰石玻璃窯水泥窯硅酸鹽Na2CO3、SiO2、CaCO3硅酸鹽硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、耐腐蝕結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)——穩(wěn)定的硅氧四面體結(jié)構(gòu)要領(lǐng)：各元素寫成相應(yīng)的氧化物，

化合價(jià)不變，元素守恒格式：金屬氧化物、二氧化硅、水

(各氧化物前系數(shù)為最簡整數(shù)比)順序：金屬按活動順序表硅酸鹽的鹽氧化物法書寫規(guī)律用氧化物形式表示下列硅酸鹽：1、蛇紋石：H4Mg3Si2O9

2、鈣長石：CaAl2SiO6

3、石棉：CaMg3Si4O12

4、長石：KAlSi3O85、普通玻璃：CaNa2Si6O14

3MgO·2SiO2·2H2OCaO·Al2O3·SiO2

CaO·3MgO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2

CaO·Na2O·6SiO2

練一練（1）玻璃：普通玻璃：以純堿(Na2CO3)、石灰石和石英(SiO2)為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得。2、硅酸鹽工業(yè)①有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑②主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(Na2O?CaO?6SiO2)高溫高溫以黏土(SiO2、Al2O3)和石灰石