第四章 非金屬及其化合物課件

zr無機(jī)非金屬材料的主角硅谷siliconvalley

美國的硅谷——“斯坦?？蒲泄I(yè)區(qū)”是美國電子和計(jì)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.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，所以該地區(qū)被稱為“硅谷”。zr無機(jī)非金屬材料的主角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zr無機(jī)非金屬材料的主角

在地殼中的含量?jī)H次于

，居第二位，占26.3%。自然界中它容易與＿＿化合，是一種親＿＿元素。

氧氧氧1.硅的存在你知道嗎？zr無機(jī)非金屬材料的主角

通過下列圖片你能總結(jié)歸納出硅元素在自然界中的存在嗎？觀察與思考

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。硅是巖石和許多礦物的基本元素。zr無機(jī)非金屬材料的主角zr無機(jī)非金屬材料的主角碳硅原子結(jié)構(gòu)示意圖主要化合價(jià)主要存在形式氧化物硅酸鹽石灰?guī)r碳酸鹽碳的氧化物+4+2+42.碳和硅元素的比較+624+14284碳和硅既不易失電子，又不易得電子，主要形成四價(jià)的化合物。都是親氧元素，但是硅的親氧能力更強(qiáng)，*硅無游離態(tài)單質(zhì)狀態(tài)。zr無機(jī)非金屬材料的主角結(jié)晶形（石英晶體）無定形——硅藻土瑪瑙天然的SiO2硅石約占地殼的（12%）1.二氧化硅（SiO2）存在：水晶一、二氧化硅和硅酸zr無機(jī)非金屬材料的主角SiO2的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了

它優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)結(jié)構(gòu):正四面體，空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)硅氧原子比例：1:2沒有SiO2分子存在只存在硅氧原子OSi1.二氧化硅（SiO2）zr無機(jī)非金屬材料的主角物質(zhì)SiO2CO2狀態(tài)（常溫）氣體熔點(diǎn)-56.6℃沸點(diǎn)-78.5℃溶解性1：1硬度固體1610℃2230℃不溶大1.二氧化硅（SiO2）物理性質(zhì)：zr無機(jī)非金屬材料的主角石英研缽光導(dǎo)纖維坩堝水晶1.二氧化硅（SiO2）用途:主要用作裝飾、石英坩堝、光纖zr無機(jī)非金屬材料的主角現(xiàn)代通信用光纜光學(xué)纖維胃鏡用光導(dǎo)纖維做無開刀手術(shù)光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈1.二氧化硅（SiO2）用途:主要用作裝飾、石英坩堝、光纖zr無機(jī)非金屬材料的主角二氧化碳二氧化硅狀態(tài)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與酸反應(yīng)用途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3熔點(diǎn)低氣態(tài)——人工降雨，滅火等回憶二氧化碳的性質(zhì)zr無機(jī)非金屬材料的主角SiO2

＋2NaOH====Na2SiO3

＋H2O

實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有SiO2）化學(xué)性質(zhì):①酸性氧化物1.二氧化硅（SiO2）SiO2+CaO===CaSiO3

與堿性氧化物生成鹽高溫與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽zr無機(jī)非金屬材料的主角（此反應(yīng)常用于刻蝕玻璃）實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？②特性SiO2＋4HF====SiF4↑＋2H2O

化學(xué)性質(zhì):1.二氧化硅（SiO2）SiO2既可與堿反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng),是兩性氧化物?二氧化硅只跟氫氟酸反應(yīng)，不跟其它酸反應(yīng)，所以只屬于酸性氧化物。zr無機(jī)非金屬材料的主角④難溶于水、不能與水反應(yīng)③弱氧化性工業(yè)上用此反應(yīng)制備粗硅，這就是“從沙灘到用戶”！化學(xué)性質(zhì):1.二氧化硅（SiO2）高溫電爐⑤與某些鹽反應(yīng)SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑此兩個(gè)反應(yīng)用于工業(yè)制玻璃SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑

高溫高溫zr無機(jī)非金屬材料的主角二氧化碳二氧化硅狀態(tài)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與酸反應(yīng)用途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應(yīng)SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2OSiO2+CaO=CaSiO3固態(tài)熔點(diǎn)低氣態(tài)熔點(diǎn)高、硬度大——

SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O人工降雨，滅火等

裝飾、石英坩堝、光纖回憶二氧化碳的性質(zhì)高溫zr無機(jī)非金屬材料的主角二氧化碳二氧化硅弱氧化性與碳酸鈉等反應(yīng)高溫

SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑高溫高溫CO2+C=2CO高溫SiO2+2C=Si+2CO↑CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3

CO2+H2O+CaCO3

=Ca（HCO3）2zr無機(jī)非金屬材料的主角現(xiàn)象結(jié)論反應(yīng)式

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，Na2SiO3與酸反應(yīng)生成了透明的硅酸凝膠Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl2.硅酸(H2SiO3)1、制備:可溶性硅酸鹽（如Na2SiO3）與酸反應(yīng)

SiO32-+2H+==H2SiO3↓硅酸凝膠干燥脫水后形成——硅膠：多孔吸附水能力強(qiáng)可用來作吸潮干燥劑、催化劑，或用作其他催化劑的載體。zr無機(jī)非金屬材料的主角

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”。常常用作干燥劑。也可用作催化劑的載體。用途：可作干燥劑和催化劑載體zr無機(jī)非金屬材料的主角把二氧化碳通入到Na2SiO3溶液中,會(huì)有什么現(xiàn)象？Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3

↓+Na2CO3結(jié)論：硅酸是一種比碳酸酸性還弱酸，溶解度小。把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，會(huì)有什么現(xiàn)象？現(xiàn)象結(jié)論方程式滴入硫酸有硅酸凝膠產(chǎn)生硅酸難溶于水（白色膠狀沉淀）Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO42.硅酸(H2SiO3)??zr無機(jī)非金屬材料的主角物理性質(zhì):白色,膠狀,不溶于水化學(xué)性質(zhì):①弱酸性酸性比碳酸弱.

H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3②不穩(wěn)定性H2SiO3===H2O+SiO2加熱2.硅酸(H2SiO3)zr無機(jī)非金屬材料的主角二、硅酸鹽定義：是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱性質(zhì)：硅酸鹽種類很多，大多數(shù)難溶于水，最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，K2SiO3表示方法：化學(xué)式法：適用于簡(jiǎn)單的硅酸鹽如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。氧化物法：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。zr無機(jī)非金屬材料的主角硅酸鹽氧化物組成的書寫規(guī)律：1.各元素寫成相應(yīng)的氧化物，元素的價(jià)態(tài)保持不變。2.順序按先金屬后非金屬,金屬元素中按金屬活動(dòng)順序表依次排列，中間用“?”間隔。3.注意改寫后應(yīng)與原來化學(xué)式中的原子個(gè)數(shù)比不變。zr無機(jī)非金屬材料的主角例如：Na2SiO3:Al2(Si2O5)(OH)4：Ca(Al2Si3O10)·3H2O：鈣沸石正長(zhǎng)石高嶺石CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OK2O·Al2O3·6SiO2活潑金屬氧化物＋較活潑金屬氧化物＋二氧化硅＋水Na2O·SiO2Al2O3·2SiO2·2H2OKAlSi3O8：（2）氧化物法：zr無機(jī)非金屬材料的主角1、硅酸鈉（Na2SiO3）——最簡(jiǎn)單的硅酸鹽是白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿，是一種無色粘稠的液體，是一種礦物膠，黏性很強(qiáng)，可以作黏膠劑放入蒸餾水放入硅酸鈉飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論水分蒸發(fā)后燃燒水分蒸干后不燃燒硅酸鈉能防火水不能防火物理性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：①熱穩(wěn)定性好，不燃燒[實(shí)驗(yàn)4-2]zr無機(jī)非金屬材料的主角問一問硅酸鈉水溶液久置在空氣中會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？硅酸鈉水溶液久置在空氣中會(huì)出現(xiàn)白色渾濁。因?yàn)榘l(fā)生下列反應(yīng)：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓③與鹽反應(yīng)②與酸反應(yīng)Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3↓+2NaCl化學(xué)性質(zhì)：zr無機(jī)非金屬材料的主角硅酸鈉的用途：1.水溶液有粘性，做粘合劑。2.作防火劑。3.做肥皂填充劑。硅酸鈉的性質(zhì)：相對(duì)穩(wěn)定，不能燃燒，不易腐蝕，水溶液呈堿性。熱穩(wěn)定性好。zr無機(jī)非金屬材料的主角看一看你能指出常見的硅酸鹽產(chǎn)品有哪些嗎

zr無機(jī)非金屬材料的主角水泥和玻璃zr無機(jī)非金屬材料的主角（1）玻璃：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(Na2O?CaO?6SiO2)2.硅酸鹽工業(yè)原料：純堿、石灰石、石英設(shè)備：玻璃窯條件：高溫熔融主要反應(yīng)：主要成份：硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅高溫SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2

SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2

高溫zr無機(jī)非金屬材料的主角石膏的作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速度。（2）水泥：2.硅酸鹽工業(yè)原料：黏土、石灰石、石膏設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯條件：煅燒主要成份：硅酸三鈣：3CaO·SiO2硅酸二鈣：2CaO·SiO2鋁酸三鈣：CaO·Al2O3zr無機(jī)非金屬材料的主角（3）傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷：傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷是以黏土為原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。2.硅酸鹽工業(yè)描述景德鎮(zhèn)的陶瓷:薄如紙,聲如磬,色如玉.zr無機(jī)非金屬材料的主角透明陶瓷高壓鈉燈管生物陶瓷人造骨新型無機(jī)非金屬材料之一：高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷新型陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等zr無機(jī)非金屬材料的主角航天飛機(jī)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的應(yīng)用資料:兩年半前，正是由于塑料泡沫部件在發(fā)射時(shí)撞壞了一片防熱瓦，導(dǎo)致美國的“哥倫比亞”號(hào)返航時(shí)在空中解體。zr無機(jī)非金屬材料的主角壓電陶瓷利用陶瓷，還可實(shí)現(xiàn)多種功能互換。如安放在打火機(jī)中的壓電陶瓷，一經(jīng)敲打即刻產(chǎn)生一個(gè)電火花，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。

超導(dǎo)陶瓷：所謂超導(dǎo)現(xiàn)象就是金屬的電阻隨溫度的升高而增大，當(dāng)金屬的溫度降低時(shí)，它的電阻減小,當(dāng)溫度降到-269℃（液氮溫度，為4K）左右時(shí)，水銀的電阻變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象．我國研制的超導(dǎo)陶瓷的臨界溫度為77K，處于世界領(lǐng)先水平。zr無機(jī)非金屬材料的主角金剛砂硅鋼硅橡膠具有特殊功能的含硅物質(zhì)：分子篩zr無機(jī)非金屬材料的主角3、具有特殊功能的含硅物質(zhì)：①.碳化硅（SiC俗稱金剛砂），具有金剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。②.硅鋼（鐵合金）導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯。zr無機(jī)非金屬材料的主角③硅橡膠(最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠)④分子篩（具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽。）

④分子篩zr無機(jī)非金屬材料的主角硅酸鹽礦石長(zhǎng)期受到空氣中的二氧化碳和水的侵蝕后,逐漸風(fēng)化分解,生成的可溶物質(zhì)隨雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤膠體，因其表面巨大且一般帶負(fù)電，能吸收NH4+，K等營(yíng)養(yǎng)離子，從而具有保肥能力。硅酸鹽是如何具有保肥能力的？思考zr無機(jī)非金屬材料的主角三、硅單質(zhì)(晶體硅是良好的半導(dǎo)體材料)zr無機(jī)非金屬材料的主角1.硅的存在和狀態(tài)：(1)在自然界中硅元素只有化合態(tài)，無游離態(tài)；(2)與碳相似，單質(zhì)硅也有晶體硅和無定形硅。2.物理性質(zhì)：（1）灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體（2）熔、沸點(diǎn)高、硬度大（3）晶體硅是良好的半導(dǎo)體zr無機(jī)非金屬材料的主角3.化學(xué)性質(zhì)：在常溫下,硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,除氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿外,硅不跟其他物質(zhì),如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等起反應(yīng)。②在高溫條件下，單質(zhì)硅能與O2和Cl2等非金屬單質(zhì)反應(yīng)。①常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，只能跟F2、HF和NaOH溶液反應(yīng)。Si＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑Si＋O2SiO2zr無機(jī)非金屬材料的主角（1）SiO2+2C==Si+2CO↑（粗硅）若C過量：

SiO2+3C==SiC+2CO↑（2）Si+2Cl2==SiCl4（3）SiCl4+2H2==Si+4HCl（高純硅）4、硅的制備高溫高溫高溫高溫氧化劑、還原劑質(zhì)量比：1/20－4＋2碳化硅（俗名：金剛砂）課本P78zr無機(jī)非金屬材料的主角硅芯片是各種計(jì)算機(jī)、微電子產(chǎn)品的核心硅太陽能電池5、用途：太陽能電池(太陽能——電能）計(jì)算機(jī)芯片半導(dǎo)體材料、信息技術(shù)等材料和人造衛(wèi)星、登月車、火星探測(cè)器等動(dòng)力設(shè)備新能源。zr無機(jī)非金屬材料的主角一、SiO2和H2SiO3SiO2——酸性氧化物可以與HF反應(yīng)H2SiO3——比碳酸還弱的酸三、單質(zhì)硅結(jié)構(gòu)與金剛石的相似二、硅酸鹽工業(yè)zr無機(jī)非金屬材料的主角1.下列關(guān)于硅的說法不正確的是()A．硅是非金屬元素，它的單質(zhì)是灰黑色是具有金屬光澤的固體B．硅的導(dǎo)電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料C．硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應(yīng)D．加熱到一定溫度時(shí)硅能與Cl2、O2等非金屬反應(yīng)Czr無機(jī)非金屬材料的主角2.(2012