《化学高一年级《硅 无机非金属材料》课件赵少磊1》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》课件赵少磊1（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 silicon valley,“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
2、材料 。,化合,锗,硅,二,氧,硅单质的性质,硅有晶体硅和无定形硅两种。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，
3、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
4、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
5、= 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：,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
6、、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,Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3+ 2NaCl,（二）、硅酸 ( H2SiO3 ),实验4-1 ：试管中加入2L Na2SiO3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,
7、3、化学性质,酸性比碳酸弱,强酸制弱酸原理（酸性HClH2CO3）,（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（Na2SiO
8、3),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） 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: Na2OCaO6SiO2,1、主要原料：纯碱、石灰石和石英。,3、反应
9、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2050Km，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46
10、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,高温下发生复杂的物理、化学变化,烧结时发生复杂物理、化学变化,SiO2 CaSiO3 Na2SiO3,2CaOSiO2 3CaOSiO2 3CaOAl2O3,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
11、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,
