《化学高一年级《硅无机非金属材料》课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学高一年级《硅无机非金属材料》课件（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节硅无机非金属材料 硅谷siliconvalley 斯坦福科研工业区 是美国电子和计算机工业中心 位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊 圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长48公里 宽16公里的长条形地带上 由于它集中了全世界90 以上的著名半导体公司 而半导体的基本元件是硅片 氧48 6 硅26 3 铝7 73 铁4 75 钙3 45 钠2 74 钾2 47 镁2 00 氢0 16 其他1 20 一 单质硅与半导体材料 1 硅元素在自然界中全部以态存在 硅元素在地壳中的含量居第位仅次于 2 最早使用的半导体材料 现在最广泛使用的半导体材料 化合 锗 硅 二 氧 硅单质的性质 硅有晶体硅
2、和无定形硅两种 晶体硅是灰黑色 有金属光泽 硬而脆的固体 晶体硅的结构类似于金刚石 熔点和沸点都很高 硬度大 导电性介于导体和绝缘体之间 物理性质 半导体材料 由下列结构示意图你能得到什么结论 2 硅与碳结构相似 因而性质相似 1 硅与碳的原子结构相似 最外层均有4个电子 3 硅与碳既不易失去电子 也不易得到电子 主要形成四价化合物 碳是构成有机物的主要元素 硅是构成岩石和许多矿物的主要元素 分组讨论 硅属于哪类物质 这类物质都具有那些化学性质 请大胆猜想硅可能具有那些化学性质 1 常温下 化学性质稳定 例如 常温下 不易与H2 O2 Cl2 硫酸 硝酸 盐酸等物质反应 2 常温下只与碱 氢氟
3、酸 氟气反应 4 硅的化学性质 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2F2 SiF4 3 加热 Si能与某些非金属单质反应 燃烧 放出大量的热 4 加热 Si能与某些金属单质反应 5 硅的制备 提纯 5 硅的用途 二 二氧化硅与光导纤维 1 自然界中存在 石英岩 水晶 玛瑙 沙子 一 二氧化硅 SiO2 石英晶体是结晶的SiO2 无色透明的叫做水晶 具有彩色环带状或层状的叫玛瑙 二氧化硅 天然硅石 玛瑙 水晶 3 SiO2的结构 空间网状结构性质很稳定 物理性质 化学稳定性 硬度大 熔点高 难溶于水 很稳定 根据SiO2的存在和应用 请你分析
4、以下问题 SiO2具有哪些物理性质 化学稳定性如何 你的根据是什么 SiO2这些性质是由什么决定的 分组讨论 1 二氧化硅属于哪类物质 2 这类物质都有那些化学性质 3 二氧化硅可以和那些物质反应 讨论 已知二氧化硅是一种酸性氧化物 其中硅的化合价为 4价 请你预测二氧化硅的化学性质 1 属类 2 价态 3 特性 SiO2为酸性氧化物 SiO2中Si显 4价为最高价 3 SiO2的化学性质 酸性氧化物 高温 高温 不反应 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 CaO CaSiO3 3 二氧化硅的化学性质 1 酸性氧化物的通性 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 结论
5、 盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞 可用橡胶塞 与某些盐反应 与碱性氧化物反应 二氧化硅的注意点 特性 与氢氟酸反应 SiO2 4HF SiF4 2H2O 用途 刻蚀玻璃花纹 结论 氢氟酸不能用玻璃瓶盛装 而盛在塑料瓶 答 玻璃中的SiO2与NaOH反应生成有粘胶性的硅酸钠 答 HF能腐蚀玻璃 因此 盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶 错误 两性氧化物与酸 碱反应生成盐和水 2 用途 制光导纤维 电子工业重要部件 光学仪器 耐高温化学仪器 利用石英晶体制造石英电子表 石英钟等 滴入酚酞溶液显红色 再滴入盐酸红色消失 并有透明胶状物质生成 Na2SiO3溶液呈碱性 与酸反应生成了H2SiO3 N
6、a2SiO3 2HCl H2SiO3 2NaCl 二 硅酸 H2SiO3 实验4 1 试管中加入2 LNa2SiO3饱和溶液 滴入1滴酚酞试液 再用胶头滴管逐滴滴入稀盐酸 边滴边振荡 至红色变浅并接近消失停止 观察现象 并填写下表 Na2SiO3 2HCl H2SiO3 2NaCl 1 制备 2 物理性质 白色 胶状 不溶于水的物质 4 用途 可作干燥剂和催化剂的载体 3 化学性质 酸性比碳酸弱 强酸制弱酸原理 酸性HCl H2CO3 1 与强碱溶液反应 H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 硅酸的酸性比盐酸弱 那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢 请你设计一个实验论证你的推断 实验探
7、究 实验 将CO2通入Na2SiO3溶液中 现象 透明的硅酸凝胶生成 方程式 Na2SiO3 H2O CO2 H2SiO3 Na2CO3 结论 硅酸是一种很弱的酸 酸性比碳酸还弱 4 二氧化硅的用途 注意 硅和二氧化硅的用途易混淆 二 硅酸盐 硅酸盐是由硅 氧和金属组成的化合物的总称 结构复杂一般不溶于水化学性质很稳定 硅酸钠 Na2SiO3 其水溶液俗称水玻璃 硅酸盐表示方法 硅酸盐的种类很多 结构复杂 为了方便记忆和计算 常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成 方法 1 找组成元素2 写成氧化物的形式3 原子个数比不变4 检查有无遗漏 请用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成 硅酸钠 Na2SiO3
8、 镁橄榄石 Mg2SiO4 高岭土 Al2 Si2O5 OH 4 实验4 2 当水分蒸发后燃烧 当水分蒸发后不易燃烧 用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火 制备木材防火剂的原料 硅酸盐的丰富性和多样性 陶瓷 日用器皿 建筑饰材 卫生洁具 玻璃 普通玻璃 Na2O CaO 6SiO2 1 主要原料 纯碱 石灰石和石英 3 反应原理 复杂的物理 化学变化 2 生产过程 玻璃熔炉 4 玻璃的主要成分 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 5 玻璃态物质 几种常见玻璃简介 普通玻璃 因混有铁的化合物显浅绿色 蓝玻璃 红玻璃 铅玻璃 光学仪器玻璃 钢化玻璃 光纤玻璃 光导纤维 1964年8月华裔科学家高锟
9、首先提出用玻璃纤维代替金属导线 被誉为 纤维光学之父 比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达20 50Km 保密性能好 在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里 使玻璃呈现出特征颜色 把普通玻璃放在电炉里加热 使它软化 然后急速冷却 得到钢化玻璃 其机械强度比普通玻璃大4 6倍 不易破碎 6 几种常见的玻璃 水泥 以黏土和石灰石为主要原料 具有特殊功能的含硅物质 碳化硅 金刚砂 硅钢导磁性良好 用作变压器铁芯 硅橡胶 分子筛 具有均匀微孔结构的铝硅酸盐 新型陶瓷 生物陶瓷 人造骨 三 硅酸盐与无机非金属材料 纯碱 石灰石 石英 粘土 石灰石 粘土 高温下发生复杂
10、的物理 化学变化 烧结时发生复杂物理 化学变化 SiO2CaSiO3Na2SiO3 2CaO SiO23CaO SiO23CaO Al2O3 硅酸盐 非晶体 透明 无固定熔点 可在一定温度范围内软化 水硬性 无论在水中还是在空气中均能硬化 是不可逆过程 抗氧化 抗酸碱腐蚀 耐高温 绝缘 本节内容小结 3 硅酸盐及无机硅酸盐材料 练习 完成下列反应方程式1 硅与氧气2 高纯硅的制取3 二氧化硅与氢氧化钠的反应4 二氧化硅与氢氟酸的反应5 制取玻璃时的反应 随堂训练 1 下列说法正确的是 A 晶体硅和无定形硅是两种不同的物质 B 二氧化硅可用做半导体材料 C 硅可与氧气反应 单质硅不能在空气中稳定存在 2 下列溶液可以盛放在玻璃瓶中 但不能用磨口玻璃塞的是 A 氢氟酸B 浓硝酸 C NaOH溶液D 氯水 3 关于碳和硅的叙述中 不正确的是 A 其最高价氧化物都能与NaOH溶液反应 B 单质在加热时都能与氧气反应 C 氧化物都能溶于水生成相应的酸 D 在常温下 碳和硅的单质化学性质都不活泼 4 如何除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂质 用化学方程式表示 5 如何除去碳酸钙中少量的二氧化硅杂质 用化学方程式表示 CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O
