公開課無機非金屬材料的主角硅

1、美國的硅谷——“斯坦?？蒲泄I(yè)區(qū)”是美國電子和計算機工業(yè)中心，位于美國西海岸加利福尼亞州北部舊金山南郊，圣克拉拉縣和圣胡安兩城之間的一條長４８公里，寬１６公里的長條形地帶上。由于它集中了全世界９0％以上的著名半導體公司，而半導體的基本元件是硅片，所以該地區(qū)被稱為“硅谷”。,硅谷 　silicon valley,,,,,,非金屬及其化合物,第一節(jié) 無機非金屬材料的主角________硅,硅元素(silicon)在地殼中的含量,硅的氧化物及

2、硅酸鹽構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。,,Si,最外層電子數(shù)是4，碳也是。,思考2：碳、硅原子主要顯幾價？,正四價（+4價）,思考3：閱讀《資料卡片》，比較碳、硅親合氧的能力。,① 碳、硅都是親氧元素。硅的親氧性強于碳的親氧性。,②因此硅元素在自然界都是與氧的化合物的形態(tài)存在。,原因：,閱讀《科學視野》,SiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結構，因此性質(zhì)很穩(wěn)定。,思考1：硅原子最外層電子數(shù)是多少？我們很熟悉的哪種

3、元素最外層電子數(shù)與它相同？,二氧化硅,,,109º28',,約180°,,,Si,O,SiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結構，因此性質(zhì)很穩(wěn)定,二氧化硅(SiO2),二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構成了巖石。天然二氧化硅也叫硅石，是一種堅硬難熔的固體。,硅石,硅礦山,二氧化硅（SiO2),討論：閱讀課本P63頁試畫出由硅石開始分類的樹狀分布圖。,硅石,結晶形（石英）,無定形（硅藻土）,水晶,瑪瑙,瑪瑙,水

4、晶,晶體二氧化硅,硅藻土　　中國硅藻土資源豐富。全國10個省(區(qū))有硅藻土礦產(chǎn)出。探明儲量的礦區(qū)有354處，總保有儲量礦石3.85億噸。僅次于美國，居世界第2位。在地區(qū)分 布上，以吉林最多，占全國儲量的54.8%，云南、福建、河北等地次之。礦床類型主要為火山物源沉積型礦床(吉林長白、山東臨胸、浙江嵊州市硅藻土礦等)和陸源沉積型(云南尋甸、四川米易硅藻土礦等)礦床。成礦時代集中在第三紀和第四紀，以第三紀

5、為主。,無定形二氧化硅,一、二氧化硅(silicon dioxide),透過圖片思考:二氧化硅具有哪些物理性質(zhì)?化學穩(wěn)定性如何?你的根據(jù)是什么?SiO2的這些性質(zhì)是由什么決定的？,堅硬難熔的固體，熔沸點比較高，不溶于水，硬度比較大。,1.物理性質(zhì)：,一、二氧化硅(silicon dioxide),實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎？,防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和

6、瓶口粘在一起,2.化學性質(zhì),②不能與水反應,SiO2 + CaO === CaSiO3,SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O,高溫,① 是酸性氧化物,④不與酸反應（除氫氟酸以外）,SiO2 + 4HF == SiF4 ? + 2H2O,③在高溫下與碳酸鹽的反應,SiO2 + Na2CO3 == CO2 ? + Na2SiO3,高溫,SiO2 + CaCO3 == CO2 ? + CaSiO3,高溫,你

7、知道嗎？玻璃花雕刻工藝和我們化學有什么深厚的合作關系？,2.化學性質(zhì),實驗室現(xiàn)提供下列試劑瓶, ①細口磨口塞玻璃瓶瓶②廣口瓶③細口橡皮塞玻璃瓶④棕色廣口瓶⑤細口塑料瓶，如果你是實驗室管理員,你將如何存放下列藥品?你的依據(jù)是什么?a.二氧化硅______ b.氫氧化鈉溶液____c.硝酸銀晶體_____ d.氫氟酸___e.濃硫酸____,考考你！,②,③,④,⑤,①,⑤弱氧化性,SiO2 +2C === Si + 2CO ?,

8、高溫,工業(yè)上用此反應制備粗硅，這就是“從沙灘到用戶”！,2.化學性質(zhì),,,3、二氧化硅的用途 由于SiO2具有優(yōu)良的物理化學性能，加上SiO2在自然界的廣泛存在，因此從古到今都被人類廣泛地應用。,光學纖維胃鏡,石 英 制 品,水 晶 制 品,二氧化硅的用途,二、硅酸(H2SiO3),實驗1:向飽和Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入稀鹽酸,現(xiàn)象,結論,方程式,滴入酚酞溶液呈紅色，滴入鹽酸有有白色膠狀沉淀產(chǎn)生,Na2SiO3呈堿

9、性，硅酸難溶于水,探究1：怎樣由石英(SiO2)制取硅酸？,Na2SiO3+2HCl+H2O=2NaCl+H4SiO4↓,H4SiO4===H2SiO3+H2O(易),硅酸的酸性比鹽酸弱，那么硅酸酸性與碳酸相比較如何呢？請你設計一個實驗論證你的推斷。,實驗探究2：,實驗2：將CO2通入Na2SiO3溶液中,現(xiàn)象：透明的硅酸凝膠生成,方程式：,Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3+Na2CO3,你的結論：,硅酸是一種很弱的酸，

10、酸性比碳酸還弱,硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成干膠，稱為“硅膠”。,用途：,硅膠多孔，吸附水份能力強，常用作實驗室和袋裝食品，瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。,1、下列各組物質(zhì)有關性質(zhì)關系的比較，正確的是（ ）A.溶解性：CO2 H2CO3C.熔點：SiO2 > CO2（干冰） D.硬度： SiO2 <CO22、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來盛裝的是( )A.燒堿溶液

11、 B.濃硫酸 C.氫氟酸 D.碳酸鈉溶液3、要除去SiO2中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（ ）A.純堿溶液 B 鹽酸 C 硫酸 D 苛性鈉溶液,C,C,B,課堂回顧練習:,課堂練習,下列說法正確的是（ ）A.SiO2是酸性氧化物，所以可以和堿反應，不和任何酸反應。B.CO2通入硅酸鈉溶液中可以制得硅酸C.SiO2對應的酸有不同的組成

12、D.SiO2跟水反應可得硅酸,,BC,試設計一簡單實驗方案,檢驗某生石灰樣品中含有石灰石、石英, ,,有關反應的離子方程式為 .,取少量的樣品研細,試管中與過量的鹽酸反應,若產(chǎn)生氣體,說明樣品中有石灰石,若仍有不溶物,說明樣品中有石英,CaCO3 + 2H+ =Ca2++CO2↑+ H2O,

13、課堂練習,二、硅酸鹽,硅酸鹽的結構很復雜，一般都不溶于水。,最簡單的硅酸鹽是硅酸鈉（Na2SiO3），其水溶液 俗稱為水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火劑等,放入蒸餾水,現(xiàn)象,結論,水份蒸發(fā)后燃燒,放入Na2SiO3溶液,水份蒸發(fā)后不燃燒,水份蒸發(fā)后，失去防火作用,防火效果好用作防火劑,無機非金屬材料,硅酸鹽產(chǎn)品,,,陶瓷,水泥,玻璃,t,硅酸鹽產(chǎn)品簡介：,練習：如何用氧化物的形式表示下列硅酸鹽硅酸鈉： Na2SiO3 石棉：CaMg

14、3Si4O12長石：KAlSi3O8普通玻璃： CaNa2Si6O14黏土：Al2(Si2O5)(OH)4,Na2O·SiO2,3MgO·CaO·4SiO2,K2O·Al2O3·6SiO2,CaO·Na2O·6SiO2,Al2O3·2SiO2·2H2O,傳統(tǒng)無機非金屬材料：,陶瓷、玻璃、水泥,新型無機非金屬材料：,新型陶瓷,,高溫結構陶瓷、壓

15、電陶瓷,透明陶瓷、超導陶瓷等,高壓鈉燈,透明氧化鋁陶瓷,,生 物 陶 瓷 應 用,用高溫結構陶瓷做的發(fā)動機葉片,,三、硅單質(zhì),1.制法,SiO2 + 2C === Si + 2CO,2.物性,結構類似金剛石，為硬而脆的灰黑色固體, 熔點高,硬度大。,3.化性,在常溫下化學性質(zhì)不活潑,高溫,Si + O2 === SiO2,,,4.用途,晶體硅的導電性介于導體和半導體之間,是良好的半導體材料,硅是信息技術的關鍵材料,硅太陽能

16、電池,電腦的中央處理器（CPU）,A,BD,C,1.下列物質(zhì)中屬于純凈物的是( ) A.Na2CO3·10H2O　 B.水泥　 C.純凈的鹽酸　　 　D.普通玻璃,2.下列敘述正確的是( )　A.酸均不能與酸性氧化物反應　B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能貯存氫氟酸　C.石灰抹墻、水泥砌墻過程的硬化原理相同　D.石灰窯、玻璃熔爐出來的氣體主要成分相同,3.下列物質(zhì)有固定熔