《高二化学第三单元含硅矿物与信息材料课件苏教》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二化学第三单元含硅矿物与信息材料课件苏教（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、石器石器燧石取火燧石取火硅酸盐硅酸盐水泥、玻璃、陶瓷水泥、玻璃、陶瓷二氧化硅二氧化硅光导纤维光导纤维单晶硅单晶硅集成电路集成电路传传统统材材料料人人类类文文明明发发展展史史新新型型材材料料信信息息材材料料了解硅在自然界的存在形式，了解硅及其化了解硅在自然界的存在形式，了解硅及其化合物的应用与人类文明发展的密切关系。合物的应用与人类文明发展的密切关系。知道二氧化硅的物理性质和化学性质。了解知道二氧化硅的物理性质和化学性质。了解二氧化硅制品在高科技信息产业中的应用。二氧化硅制品在高科技信息产业中的应用。 认识单晶硅的使用给现代人类文明进程所带认识单晶硅的使用给现代人类文明进程所带来的重大影响。激发
2、学生研究、发现新材料来的重大影响。激发学生研究、发现新材料 的意的意识。识。一、学习目标一、学习目标硅酸盐矿物与硅酸盐产品硅酸盐矿物与硅酸盐产品1课时课时二氧化硅与信息材料二氧化硅与信息材料1课时课时二二、课时建议、课时建议一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品1。硅酸盐。硅酸盐（1）硅酸盐的表示）硅酸盐的表示活泼金属氧化物活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物SiOSiO2 2HH2 2O O2 2将滑石将滑石MgMg3 3(Si(Si4 4O O1010)(OH)(OH)2 2 改写改写为氧化物形式：为氧化物形式：3MgO4SiO2H2O1 1将硅酸钠将硅酸钠(Na(
3、Na2 2SiOSiO3 3) )改写为氧化改写为氧化物形式：物形式：将钠长石将钠长石(NaAlSi(NaAlSi3 3O O8 8) )改写为氧改写为氧化物形式：化物形式：Na2OSiO2Na2OAl2O36SiO2（2）硅酸钠（）硅酸钠（Na2SiO3）的应用）的应用硅酸钠的水溶液俗称硅酸钠的水溶液俗称水玻璃水玻璃，常用作，常用作黏合黏合剂剂、防腐剂防腐剂和和耐火材料。耐火材料。制备硅酸：制备硅酸：？欲证明欲证明CHCH3 3COOHCOOH、H H2 2COCO3 3、H H2 2SiOSiO3 3的酸性强弱，右图装置的酸性强弱，右图装置A A、B B、C C中分别应放入何种试剂？产生何
4、中分别应放入何种试剂？产生何种现象可以证明其酸性顺序？写种现象可以证明其酸性顺序？写出反应的离子方程式。出反应的离子方程式。1949199819491998年我国水泥产量示意图年我国水泥产量示意图2。硅酸盐产品。硅酸盐产品陶瓷（陶瓷（china）砖瓦砖瓦玻璃玻璃水泥水泥生产、生活生产、生活化工生产化工生产电子工业电子工业原子能工业原子能工业宇航事业宇航事业水泥水泥主要主要原料原料主要主要设备设备主要主要成分成分性性质质应应用用粘土粘土石灰石石灰石石膏石膏水水硬硬性性水水泥泥回回转转窑窑3CaOSiO3CaOSiO2 22CaOSiO2CaOSiO2 2 3CaOAl3CaOAl2 2O O3
5、3水泥沙浆水泥沙浆混凝土混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土 玻璃玻璃主要主要原料原料主要主要设备设备主要主要成分成分玻璃窑中发生玻璃窑中发生的主要反应的主要反应纯纯 碱碱石灰石石灰石石石 英英 玻玻璃璃窑窑 Na2SiO3CaSiO3 SiO2 化学分析常用到筛分混合物的化学分析常用到筛分混合物的“筛子筛子”，如滤纸就是一种筛分固体和液体的，如滤纸就是一种筛分固体和液体的“筛子筛子”。许多硅酸盐具有多孔的结构，孔。许多硅酸盐具有多孔的结构，孔的大小与一般分子的大小相当，而且组成的大小与一般分子的大小相当，而且组成不同的硅酸盐的孔径不相同。因此，这些不同的硅酸盐的孔径不相同。因此，这些硅酸盐具有筛分分子
6、的作用，人们把它们硅酸盐具有筛分分子的作用，人们把它们称为分子筛称为分子筛(molecular sieve)(molecular sieve)。 组成为组成为NaNa2 2OA1OA12 2O O3 32SiO2SiO2 2nHnH2 2O O的铝的铝硅酸盐中有许多笼状空穴和通道。这种结硅酸盐中有许多笼状空穴和通道。这种结构使它很容易可逆地吸收或失去水及其他构使它很容易可逆地吸收或失去水及其他小分子，如二氧化碳、氨、甲醇、乙醇等，小分子，如二氧化碳、氨、甲醇、乙醇等，但它不吸收那些大得不能进入空穴的分子。但它不吸收那些大得不能进入空穴的分子。分子筛常用于分离、提纯气体或液体混合分子筛常用于分离
7、、提纯气体或液体混合物，还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂物，还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂栽体等。及催化剂栽体等。分子筛分子筛二、二氧化硅与信息材料二、二氧化硅与信息材料1 1盛放氢氧化钠溶液的玻璃试剂瓶不能用玻璃盛放氢氧化钠溶液的玻璃试剂瓶不能用玻璃 塞。你知道其中的原因吗塞。你知道其中的原因吗? ?2 2沙子、石英、水晶、硅藻土等都是天然存在沙子、石英、水晶、硅藻土等都是天然存在 的二氧化硅。你知道二氧化硅有哪些重要的的二氧化硅。你知道二氧化硅有哪些重要的 应用吗应用吗? ?3 3当我们在电脑前用鼠标和键盘连接瞬息万变当我们在电脑前用鼠标和键盘连接瞬息万变 的世界时，当我们打开手
8、机与家人、朋友互的世界时，当我们打开手机与家人、朋友互 致问候时，神奇无比的硅片制成的集成电路致问候时，神奇无比的硅片制成的集成电路 在为你提供服务。你知道硅是如何制得的？在为你提供服务。你知道硅是如何制得的？（一）存在二氧化硅广泛存在于自然界中，二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、沙子、石英、水晶、硅藻土石英、水晶、硅藻土等的主要成分都是等的主要成分都是二氧化硅。二氧化硅。石英砂石英砂紫水晶紫水晶水晶硅藻土石英砂（二）结构二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成的，晶体中硅原子和氧原子的个数比为的，晶体中硅原子和氧原子的个数比为1 : 21 : 2 。（三）物性二氧
9、化硅熔沸点很高，硬度很大，二氧化硅熔沸点很高，硬度很大，不溶于水。不溶于水。（四）化性（1 1）酸性氧化物的通性）酸性氧化物的通性（3 3）与氢氟酸反应）与氢氟酸反应（4 4）弱氧化性）弱氧化性（2 2）与碳酸盐反应）与碳酸盐反应（五）用途（1 1）建筑材料；）建筑材料；（3 3）石英坩埚；）石英坩埚；（4 4）光学镜片，光导纤维；）光学镜片，光导纤维；（2 2）制玻璃的原料；）制玻璃的原料；（5 5）制半导体硅。）制半导体硅。石英电子表、石英钟水晶制品玛玛 瑙瑙三、硅三、硅三、硅三、硅1。硅的制取。硅的制取提示：提示：2。硅的物理性质。硅的物理性质3。硅的结构。硅的结构灰黑色、有金属光泽、硬
10、而脆的固体，灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，熔点、沸点高，硬度大的半导体材料。熔点、沸点高，硬度大的半导体材料。4。硅的化学性质。硅的化学性质在常温下比较稳定，与氧气、氯气、在常温下比较稳定，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等物质都很难发生反应。硝酸、硫酸等物质都很难发生反应。Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2Si+4HF=SiFSi+4HF=SiF4 4 +2H+2H2 2Si+2FSi+2F2 2=SiF=SiF4 4常常温温高高温温5。硅的用途。硅的用途 3 3陶瓷、玻璃应用的新天地陶瓷、玻璃应用的新天地 当宇宙飞行器完成航
11、天任务返回地球时，它面临着与陨星一当宇宙飞行器完成航天任务返回地球时，它面临着与陨星一样的处境。研究结果表明：当宇宙飞行器的飞行速度等于声速的样的处境。研究结果表明：当宇宙飞行器的飞行速度等于声速的3 3倍时，其前端的温度可达倍时，其前端的温度可达330330；当飞行速度等于；当飞行速度等于6 6倍声速时，倍声速时，可达可达1 4801 480。宇宙飞行器邀游太空归来，到达离地面。宇宙飞行器邀游太空归来，到达离地面606070 km70 km的高度时，其速度仍保持在声速的的高度时，其速度仍保持在声速的2020多倍，温度在多倍，温度在10 00010 000以上，以上，这样的高温足以把宇宙飞行器
12、化作一团熊熊的烈火。高速带来了这样的高温足以把宇宙飞行器化作一团熊熊的烈火。高速带来了高温，这似乎是一道不可逾越的障碍。人们把这种障碍称为高温，这似乎是一道不可逾越的障碍。人们把这种障碍称为“热热障障”。 怎样使宇宙飞行器克服怎样使宇宙飞行器克服“热障热障”，安全地返回地面呢，安全地返回地面呢? ?科学科学家在分析了家在分析了“宇宙不速之客宇宙不速之客”陨石后发现，陨石表面虽已熔陨石后发现，陨石表面虽已熔融，但里面的化学成分没有变化。这说明陨石在下落过程中，尽融，但里面的化学成分没有变化。这说明陨石在下落过程中，尽管表面因摩擦生热产生几千度高温而熔融，但由于穿过大气层的管表面因摩擦生热产生几千
13、度高温而熔融，但由于穿过大气层的时间很短，热量还来不及传到陨石内部。这给科学家以启发：让时间很短，热量还来不及传到陨石内部。这给科学家以启发：让宇宙飞行器的头部戴一顶用烧蚀材料做成的头盔宇宙飞行器的头部戴一顶用烧蚀材料做成的头盔”，把重返大气，把重返大气层时摩擦产生的热量消耗在烧蚀材料的熔融、气化等一系列物理层时摩擦产生的热量消耗在烧蚀材料的熔融、气化等一系列物理和化学变化中，和化学变化中，“丢卒保车丢卒保车”，达到保护宇宙飞行器的目的。，达到保护宇宙飞行器的目的。 4 4玻璃微珠的应用玻璃微珠的应用在茫茫夜色中，如果乘车奔驰在高速公路上，你可能在茫茫夜色中，如果乘车奔驰在高速公路上，你可能会
14、被这样一种现象所吸引：只见会被这样一种现象所吸引：只见在汽车灯光的直射下，一在汽车灯光的直射下，一只只橙红色的指示灯不断地闪亮在道路两侧，引导着车辆只只橙红色的指示灯不断地闪亮在道路两侧，引导着车辆前进；不时还会闪出一块块高架于道路上空的交通标志牌，前进；不时还会闪出一块块高架于道路上空的交通标志牌，醒目地显示出前方即将到达的地点及所剩里程。可是，当醒目地显示出前方即将到达的地点及所剩里程。可是，当你回过头往车后望去，却再也看不到这些景象。你回过头往车后望去，却再也看不到这些景象。是不是有什么自动控制装置将那些指示灯和标志牌的是不是有什么自动控制装置将那些指示灯和标志牌的灯光熄灭了呢灯光熄灭了
15、呢? ?不是。其实这些指示灯和交通标志牌根本没不是。其实这些指示灯和交通标志牌根本没有装灯泡，它们是一种定向反光膜。这种定向反光膜能将有装灯泡，它们是一种定向反光膜。这种定向反光膜能将射向它的光线直接反射回光源处，你亮我也亮，使人们看射向它的光线直接反射回光源处，你亮我也亮，使人们看起来好像它自己在发光一样。定向反射膜反射回来的光线起来好像它自己在发光一样。定向反射膜反射回来的光线十分集中，具有强烈的十分集中，具有强烈的“醒目效应醒目效应”，可使驾驶员在夜间，可使驾驶员在夜间或视野不佳的情况下看清周围情况，确保交通安全。或视野不佳的情况下看清周围情况，确保交通安全。 光纤通信光纤通信是利用激光
16、作载波由光导纤维传送信息的有光纤通信光纤通信是利用激光作载波由光导纤维传送信息的有线通信方式。目前的光纤通讯，是把声音和图像通过电话机或摄线通信方式。目前的光纤通讯，是把声音和图像通过电话机或摄像机变为电信号，再通过光调制机对激光光源进行调制，把电信像机变为电信号，再通过光调制机对激光光源进行调制，把电信号变为光信号，由光导纤维传到接收端。接收端的激光接收机通号变为光信号，由光导纤维传到接收端。接收端的激光接收机通过光电转换器，把光信号变为电信号，进入电话机或电视机，重过光电转换器，把光信号变为电信号，进入电话机或电视机，重新发送声音和图像。未来的光纤通讯，将直接将声音和图像转换新发送声音和图
17、像。未来的光纤通讯，将直接将声音和图像转换为光信号用光纤进行传输。为光信号用光纤进行传输。 光纤通信较之普通电缆通信有许多突出的优点。首先，光纤光纤通信较之普通电缆通信有许多突出的优点。首先，光纤通信有巨大的信息容量，通信有巨大的信息容量，一根头发丝那么细的光导纤维可以通几一根头发丝那么细的光导纤维可以通几万路电话或万路电话或2 0002 000路电视。路电视。如果用许多根光导纤维组合成光缆，如果用许多根光导纤维组合成光缆，它的通信容量更大得惊人。其次，光纤通信不受外界电磁场的干它的通信容量更大得惊人。其次，光纤通信不受外界电磁场的干扰，工作稳定可靠，保密程度高。第三，光纤通信损耗低，目前扰，
18、工作稳定可靠，保密程度高。第三，光纤通信损耗低，目前无中继传送距离一般为无中继传送距离一般为303070 km(70 km(而同轴电缆每隔而同轴电缆每隔1 15 km5 km就需就需设立一个中继站，来补偿电信号在传输中的损耗设立一个中继站，来补偿电信号在传输中的损耗) )，很适合远距，很适合远距离信息传输。目前，人们已建成大西洋海底光缆离信息传输。目前，人们已建成大西洋海底光缆( (全长约全长约7 000 7 000 km)km)。计划中的南太平洋光缆。计划中的南太平洋光缆( (全长约全长约16 000 km)16 000 km)也正在紧锣密鼓也正在紧锣密鼓的准备之中。进一步降低光纤损耗，减少
19、中继站数目，甚至不用的准备之中。进一步降低光纤损耗，减少中继站数目，甚至不用中继站，是人们的下一步目标。中继站，是人们的下一步目标。医生的好助手医生的好助手目前，在医学领域上，普遍使用一种连接着许多光纤的目前，在医学领域上，普遍使用一种连接着许多光纤的胃镜胃镜。这些光。这些光纤并成一束，束中各条光纤的相对位置保持不变。把胃镜插入病人胃里，胃纤并成一束，束中各条光纤的相对位置保持不变。把胃镜插入病人胃里，胃镜接收到的光线沿着这些光纤传到体外。每条光纤中的光仅反映胃中一小点镜接收到的光线沿着这些光纤传到体外。每条光纤中的光仅反映胃中一小点的情况，整束光纤中的光就拼合成胃里某一部分的图像。光纤胃镜的
20、光源是的情况，整束光纤中的光就拼合成胃里某一部分的图像。光纤胃镜的光源是在体外由光纤传进去的，它不产生热辐射，能减轻病人的痛苦。在光导纤维在体外由光纤传进去的，它不产生热辐射，能减轻病人的痛苦。在光导纤维的一头装上精致小巧的微型镜头，将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在的一头装上精致小巧的微型镜头，将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。还可以在胃镜光纤中留出空的通道，以插入切取生理切片的镊子。屏幕上。还可以在胃镜光纤中留出空的通道，以插入切取生理切片的镊子。因为光纤又细又软，故可将医生用来观察人体内部病变情况的内窥镜因为光纤又细又软，故可将医生用来观察人体内部病变情况的内窥镜做得小巧玲珑
21、。胃镜是内窥镜中比较粗的一种，但也只有做得小巧玲珑。胃镜是内窥镜中比较粗的一种，但也只有15 mm15 mm左右，其他如左右，其他如食道镜、膀胱镜还要细小得多。可见：光导纤维的应用，使医用内窥镜从构食道镜、膀胱镜还要细小得多。可见：光导纤维的应用，使医用内窥镜从构造到功能都发生了重要的变化。造到功能都发生了重要的变化。近年来，一种近年来，一种激光光纤药头内窥镜碎石系统激光光纤药头内窥镜碎石系统已研制成功。这种系统利已研制成功。这种系统利用胃镜把带有药头的光纤导管送入胃中，然后沿光纤通入激光。激光可以像用胃镜把带有药头的光纤导管送入胃中，然后沿光纤通入激光。激光可以像引爆雷管一样，使药头炸裂并产
22、生冲击波，击碎胃石，再用胃镜把碎石取出。引爆雷管一样，使药头炸裂并产生冲击波，击碎胃石，再用胃镜把碎石取出。利用该系统已成功地击碎大小为利用该系统已成功地击碎大小为8 cm10 cm6 cm8 cm10 cm6 cm的胃石并取出碎石。这种的胃石并取出碎石。这种系统还可以用来治疗膀胱结石、输尿管结石和胆结石等疾病。系统还可以用来治疗膀胱结石、输尿管结石和胆结石等疾病。光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的光纤将高强度的激光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的光纤将高强度的激光输入人体的病变部位，用激光来切除病变部位。这种手术不用切开皮肤和光输入人体的病变部位，用激光来切除病变部位。这
23、种手术不用切开皮肤和切割肌肉组织，减少了病人的痛苦，而且切割部位准确，手术效果好。切割肌肉组织，减少了病人的痛苦，而且切割部位准确，手术效果好。1 1写出下列各组物质中能发写出下列各组物质中能发生反应的化学方程式。生反应的化学方程式。(1)Si0(1)Si02 2与纯碱共熔。与纯碱共熔。(2)CO(2)CO2 2通入通入NaNa2 2SiOSiO3 3溶液。溶液。(3)Si0(3)Si02 2与大理石共熔。与大理石共熔。(4)SiO(4)SiO2 2与与NaOHNaOH共热。共热。 3工业上制取粗硅的化学方程式是工业上制取粗硅的化学方程式是 。4。由。由36 g Si02和和636 g Na2CO3组成的混合物，在高温下恰好完组成的混合物，在高温下恰好完全反应生成某种硅酸盐。试通过全反应生成某种硅酸盐。试通过计算，用氧化物形式写出该硅酸计算，用氧化物形式写出该硅酸盐的化学式。盐的化学式。
