单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第一节,无机非金属材料的主角,硅,人教版必修一,第一节人教版必修一,1,硅元素,(silicon),在地壳中的含量,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%,硅,26.3%,硅元素(silicon)在地壳中的含量氧48.6%硅26.3,2,硅的存在与分布,存在：硅是亲氧元素，没有游离态，只有化合态（以氧化物和硅酸盐的形式存在）,分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。,图,4-1,硅的广泛存在,硅的存在与分布存在：硅是亲氧元素，没有游离态，只有化合态（以,3,硅和碳,一样,其原子,既不易失去电子，也不易得到电,子，,所以硅的化学性质不活泼,主要形成,四价化合物,C,Si,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,从,原子结构,认识硅,硅和碳一样,其原子既不易失去电子，也不易得到电CSi碳是构成,4,硅有,晶体硅,和,无定形硅,两种同素异形体,物性：,化性：,1,、灰黑色，有金属光泽，硬而,脆的固体,2,、,熔点高、硬度大,硅的化学性质,不活泼,，,常温下，与,氢氟酸、氟气、强碱反应。,加热情况下，也能跟一些非金属,(,Cl,2,O,2,),反应。,一、硅单质,硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体物性：化性：1、灰黑色，有,5,1,、与氟气反应：,2,、与氢氟酸反应：,3,、与强碱溶液反应：,4,、与氯气反应：,5,、与氧气反应,Si+2F,2,=,SiF,4,Si+4HF,=,SiF,4,+2H,2,Si+2NaOH+H,2,O,=,Na,2,SiO,3,+2H,2,Si+2Cl,2,=,SiCl,4,Si+O,2,=,SiO,2,高温,1、与氟气反应：2、与氢氟酸反应：3、与强碱溶液反应：4、与,6,5.,用途,晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的,半导体材料,硅是信息技术的关键材料,.,硅太阳能电池,电脑的中央处理器（,CPU,）,5.用途晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材,7,结晶形（石英晶体）,无定形,硅藻土,水晶,玛瑙,二、二氧化硅,（,SiO,2,）,1,、存在,:,硅石,无色透明,彩色环带或层状,水晶,玛瑙,SiO,2,是自然界中沙子、石英的主要成分。,结晶的,二氧化硅,叫石英,；,天然,二氧化硅,叫硅石,。,结晶形（石英晶体）水晶二、二氧化硅（SiO2）1、存在,8,2,、结构,每1个Si原子周围结合4个O原子，,Si,在中心,O,在四个顶角。,同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。,二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，用,SiO,2,来表示,二氧化硅的组成,表示,O,与,Si,的原子个数比,不是分子式是化学式。,SiO,4,四面体结构,立体网状结构决定了,SiO,2,具有优良的物理和化学性质,2、结构 每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O,9,物理性质,:_,化学稳定性,:_,通常条件下，很稳定,硬度大、熔点高、难溶于水,思考与交流,物理性质:_,10,3,、二氧化硅的化学性质（,通常很不活泼,）,1,、,具有酸性氧化物的通性,（,1,）与强碱反应生成盐和水,SiO,2,2NaOH=,Na,2,SiO,3,H,2,O,硅酸钠,（,2,）与碱性氧化物反应生成盐,（,有粘性，其溶液俗称水玻璃,）,高温,SiO,2,CaO,CaSiO,3,3、二氧化硅的化学性质（通常很不活泼）1、具有酸性氧化物的通,11,实验室盛装,NaOH,溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞,NaOH,溶液能与玻璃中的,SiO,2,反应生成,Na,2,SiO,3,，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装,NaOH,溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。,原因,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞,12,SiO,2,4HF=,SiF,4,2H,2,O,此反应常用于雕刻玻璃,2,、,特性,与氢氟酸,HF,反应,思考,:,实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,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,。,SiO2 4HF=SiF42H2O此反应常用,13,二氧化碳,CO,2,二氧化硅,SiO,2,状 态,气 态,固 态,熔沸点 硬度,熔沸很低,熔点高，硬度大,水 溶 性,能溶于水,不溶于水,化,学,性,质,与 酸,用 途,人工降雨，灭火,饮料等,P75,图,4,5,与水反应,与碱性氧化物反应,与碱反应,CO,2,+H,2,O=H,2,CO,3,CO,2,+,2NaOH,=Na,2,CO,3,+H,2,O,CO,2,+Na,2,O=Na,2,CO,3,不能反应,SiO,2,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,能与氢氟酸反应,SiO,2,CaO=,CaSiO,3,高温,二氧化硅和二氧化碳的性质比较,二氧化碳 CO2二氧化硅 SiO2 状 态,14,4,、,SiO,2,的用途,4、SiO2的用途,15,现代通信用,光缆,光学纤维,胃镜,用,光导纤维,做,无开刀手术,光导纤维,手术头灯,光导纤维,现代通信用光缆光学纤维胃镜用光导纤维做光导纤维手术头灯光导纤,16,三、硅酸,(,H,2,SiO,3,),硅酸是一种,白色粉末状,的,固体,，它,不溶于水,；是一种,弱酸,，,酸性比碳酸还弱，,不能使指示剂变色。,三、硅酸(H2SiO3)硅酸是一种白色粉末状的固体,17,思考,二氧化硅难溶于水，又不与水反应，那,么，,如何制得硅酸呢？,思考二氧化硅难溶于水，又不与水反应，那么，如何制得硅酸呢,18,实验,4-1,：向饱和,Na,2,SiO,3,溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,现 象,结 论,方程式,滴入酚酞溶液呈,红色,Na,2,SiO,3,溶液呈碱性,Na,2,SiO,3,+2HCl=H,2,SiO,3,（胶体）,+2NaCl,实验探究,滴入盐酸有凝胶产生,硅酸难溶于水,实验4-1：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,19,生,成的硅酸逐渐聚合而形成,硅酸溶胶,（能流动）,，当硅酸的浓度较大时，就会形成,硅酸凝胶,（不能流动）,，硅酸凝胶经过干燥脱水就形成,硅胶,。,硅胶,的用途：,干燥剂（吸水），,吸附剂（多孔），,催化剂的载体。,生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大,20,用,H,2,CO,3,可制得,H,2,SiO,3,，可证明,H,2,SiO,3,的酸性比,H,2,CO,3,弱。,SiO,3,2-,+H,2,O+CO,2,=CO,3,2-,+H,2,SiO,3,Na,2,SiO,3,+H,2,O+CO,2,=Na,2,CO,3,+H,2,SiO,3,向,Na,2,SiO,3,溶液中通如,CO,2,也可生成,H,2,SiO,3,用H2CO3可制得H2SiO3，可证明H2SiO3 的酸性,21,弱,酸性。只能与,强碱,发生中和反应,不稳定,(,比,H,2,CO,3,稳定,),，受热易分解,H,2,SiO,3,=SiO,2,+,H,2,O,H,2,SiO,3,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+2H,2,O,H,2,SiO,3,的化学性质,弱酸性。只能与强碱发生中和反应不稳定(比H2CO3稳定),22,四、,硅酸盐,结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定,。,硅酸钠（,Na,2,SiO,3,),其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。,是由,硅、氧,和,金属,组成的化合物的总称。,四、硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定。硅酸钠（N,23,实验,4-2,放入蒸馏水,放入,Na,2,SiO,3,饱和溶液,现象,结论,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,实验4-2放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论当水分,24,2,、硅酸盐组成表示,硅酸钠（,Na,2,SiO,3,),镁橄榄石（,Mg,2,SiO,4,）,钙沸石,Ca(Al,2,Si,3,O,10,)3H,2,O,活泼金属氧化物,较活泼金属氧化物,SiO,2,H,2,O,Na,2,O,SiO,2,2MgO,SiO,2,CaO,Al,2,O,3,3SiO,2,3H,2,O,2、硅酸盐组成表示硅酸钠（Na2SiO3)镁橄榄石（M,25,K,2,O3Al,2,O,3,6SiO,2,2H,2,O,K(Al,3,Si,3,O,10,)(OH),2,练习,K2O3Al2O36SiO22H2OK(Al3Si3O,26,传统无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,阅读教材,78-79,3,、硅酸盐产品,陶瓷 玻璃 水泥,3,、硅酸盐产品,陶瓷 玻璃 水泥,传统无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃阅读教材78-793,27,生产原料：黏土,（,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,）,生产设备：陶瓷窑,生产过程：混合,-,成型,-,干燥,-,烧结,-,冷却,主要性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、,绝缘、易成型,陶 瓷,生产原料：黏土（Al2O32SiO22H2O）陶 瓷,28,生产原料：纯碱、石灰石、石英,（,Na,2,CO,3,、,CaCO,3,、,SiO,2,）,生产设备：玻璃窑,反应原理：,主要成分：,Na,2,SiO,3,、,CaSiO,3,、,SiO,2,高温,SiO,2,+Na,2,CO,3,Na,2,SiO,3,+CO,2,SiO,2,+CaCO,3,CaSiO,3,+CO,2,高温,玻 璃,生产原料：纯碱、石灰石、石英高温SiO2+Na2CO3,29,有色玻璃,钢化玻璃,加入了不同的金属氧化物,普通玻璃加热接近熔化再急速冷却,玻璃,有色玻璃钢化玻璃加入了不同的金属氧化物普通玻璃加热接近熔化再,30,生产原料：石灰石、黏土,（,CaCO,3,、,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,）,生产设备：水泥回转窑,主要成分：,3,CaOSiO,2,2,CaOSiO,2,3,CaOAl,2,O,3,水 泥,生产原料：石灰石、黏土水 泥,31,具有特殊功能的含硅物质,1,、碳化硅（,SiC,俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。,2,、硅 钢,（铁合金）,导磁性良好，用作变压器铁芯,具有特殊功能的含硅物质 1、碳化硅（SiC俗称金刚砂），,32,3,、硅橡胶,4,、分子筛,3、硅橡胶4、分子筛,33,再见,再见,34,