人教版無機(jī)非金屬材料主角硅課件

1、人教版無機(jī)非金屬材料主角硅課件硅的存在與分布硅的存在與分布存在：硅是親氧元素，沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)（以存在：硅是親氧元素，沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)（以氧化物和硅酸鹽的形式存在）氧化物和硅酸鹽的形式存在）分布：自然界中分布廣泛，是構(gòu)成礦物和巖石的基本分布：自然界中分布廣泛，是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。元素。圖圖 4-1 4-1 硅的廣泛存在硅的廣泛存在硅和碳一樣硅和碳一樣, ,其原子既不易失去電子，也不易得到電其原子既不易失去電子，也不易得到電子，所以硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑子，所以硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑, ,主要形成四價(jià)化合物主要形成四價(jià)化合物CSi碳是構(gòu)成有機(jī)物碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素的主要元素硅是構(gòu)

2、成巖石和許硅是構(gòu)成巖石和許多礦物的主要元素多礦物的主要元素從原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識硅從原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識硅結(jié)晶形結(jié)晶形 石英晶體石英晶體(SiO2) 沙子沙子無定形無定形硅藻土硅藻土水晶水晶瑪瑙瑪瑙一、一、 二氧化硅二氧化硅（ SiO2 ）1 1、存在、存在: :硅石硅石（天然）（天然）無色透明無色透明彩色環(huán)帶或?qū)訝畈噬h(huán)帶或?qū)訝钏К旇?每每1個(gè)個(gè)Si原子周圍結(jié)合原子周圍結(jié)合4個(gè)個(gè)O原子，原子，Si在中心在中心,O在四個(gè)頂角。在四個(gè)頂角。 同時(shí)每同時(shí)每1個(gè)個(gè)O原子周圍結(jié)合原子周圍結(jié)合2個(gè)個(gè)Si原子相結(jié)合。原子相結(jié)合。 硅原子硅原子二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)比為二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)比為2：1，用

3、，用SiO2來表示來表示二氧化硅的組成二氧化硅的組成,表示表示O與與Si的原子個(gè)數(shù)比的原子個(gè)數(shù)比,不是分子式是化學(xué)式。不是分子式是化學(xué)式。SiOSiO4 4 四面體結(jié)構(gòu)四面體結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了構(gòu)決定了SiOSiO2 2具有優(yōu)具有優(yōu)良的物理和良的物理和化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)2 2、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)思考與交流思考與交流物理性質(zhì)物理性質(zhì):_化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性:_通常條件下，很穩(wěn)定通常條件下，很穩(wěn)定硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水3 3、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)（通常很不活潑）、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)（通常很不活潑）1）具有酸性氧化物的通性具有酸性氧化物的通性（1）與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水）與強(qiáng)

4、堿反應(yīng)生成鹽和水（2）與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽）與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽（有粘性，其溶液俗稱水玻璃）有粘性，其溶液俗稱水玻璃）實(shí)驗(yàn)室盛裝實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOHNaOH溶液的試劑溶液的試劑瓶用橡膠塞而不用玻璃塞瓶用橡膠塞而不用玻璃塞 NaOHNaOH溶液能與玻璃中的溶液能與玻璃中的SiOSiO2 2反應(yīng)生成反應(yīng)生成NaNa2 2SiOSiO3 3，使瓶塞，使瓶塞部分粘結(jié)而無法打開。因此盛部分粘結(jié)而無法打開。因此盛裝裝NaOHNaOH溶液的試劑瓶不能用溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。玻璃塞而要用橡膠塞。SiF42H2O此反應(yīng)常用于雕刻玻璃此反應(yīng)常用于雕刻玻璃2） 特性特性與氫氟酸與氫氟酸HF反應(yīng)反應(yīng)

5、思考思考: :實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？ HFHF能腐蝕玻璃能腐蝕玻璃. .因此，盛裝氫氟酸不能用玻因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。璃試劑瓶而要用塑料瓶。CO2SiO2不同點(diǎn)構(gòu)成CO2分子立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無SiO2分子物理性質(zhì)氣體，熔沸點(diǎn)較低，溶于水固體，熔沸點(diǎn)高，硬度大，不溶于水與水反應(yīng)H2O+CO2=H2CO3不反應(yīng)與酸反應(yīng)不反應(yīng)相同點(diǎn)與堿性氧化物反應(yīng)與強(qiáng)堿反應(yīng)氧化性用途SiF42H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O特性特性人工降雨，滅火人工降雨，滅火,飲飲

6、料等料等下頁下頁SiOSiO2 2的用途的用途現(xiàn)代通信用光纜現(xiàn)代通信用光纜光學(xué)纖維胃鏡光學(xué)纖維胃鏡用光導(dǎo)纖維做用光導(dǎo)纖維做無開刀手術(shù)無開刀手術(shù)光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維二、硅酸二、硅酸( (H2SiO3 ) ) 硅酸是一種白色固體，它不溶于水；硅酸是一種白色固體，它不溶于水；是一種弱酸，酸性比碳酸還弱，不是一種弱酸，酸性比碳酸還弱，不能使指示劑變色。能使指示劑變色。 思考思考二氧化硅難溶于水，又二氧化硅難溶于水，又不與水反應(yīng)，那不與水反應(yīng)，那么，么，如何制如何制得硅酸呢？得硅酸呢？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-1：向飽和：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸再滴

7、入稀鹽酸現(xiàn)現(xiàn) 象象結(jié)結(jié) 論論方程式方程式滴入酚酞溶液呈紅色滴入酚酞溶液呈紅色 Na2SiO3溶液呈堿性溶液呈堿性Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 （膠體）（膠體）+2NaCl實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究滴入鹽酸有白色膠狀物質(zhì)產(chǎn)生滴入鹽酸有白色膠狀物質(zhì)產(chǎn)生硅酸難溶于水硅酸難溶于水生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠（能流動），（能流動），當(dāng)硅酸的濃度較大時(shí)，就會形成硅酸凝膠（不能流當(dāng)硅酸的濃度較大時(shí)，就會形成硅酸凝膠（不能流動），硅酸凝膠經(jīng)過干燥脫水就形成硅膠。動），硅酸凝膠經(jīng)過干燥脫水就形成硅膠。硅膠的用途：硅膠的用途：干燥劑（吸水），干燥劑（吸水），吸附劑（多孔），吸

8、附劑（多孔），催化劑的載體。催化劑的載體。用用HH2 2COCO3 3可制得可制得HH2 2SiOSiO3 3 ，可證明，可證明HH2 2SiOSiO3 3 的酸性比的酸性比HH2 2COCO3 3弱。弱。SiOSiO3 32- 2- + H+ H2 2O + COO + CO2 2= CO= CO3 32- 2- + H+ H2 2SiOSiO3 3 NaNa2 2SiOSiO3 3 + H+ H2 2O + COO + CO2 2 = Na= Na2 2COCO3 3 + H+ H2 2SiOSiO3 3 向向Na2SiO3溶液中通如溶液中通如CO2也可生成也可生成H2SiO3HH2 2S

9、iOSiO3 3 穩(wěn)定性差，受熱易分解穩(wěn)定性差，受熱易分解HH2 2SiOSiO3 3 = SiO = SiO2 2 + H + H2 2OO三、三、硅酸鹽硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。最簡單的硅酸鹽最簡單的硅酸鹽硅酸鈉（硅酸鈉（Na2SiO3), 其水溶液俗稱水玻璃或者泡花堿，用于其水溶液俗稱水玻璃或者泡花堿，用于制備硅膠和木材防火劑，作肥皂填料、制備硅膠和木材防火劑，作肥皂填料、粘合劑等。粘合劑等。是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。1、概念：、概念：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-24-2放入蒸餾水放入蒸餾水放入放入N

10、a2SiO3飽和溶液飽和溶液現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論當(dāng)水分蒸當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒發(fā)后燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒不易燃燒用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火制備木材防制備木材防火劑的原料火劑的原料2、硅酸鹽組成表示、硅酸鹽組成表示1、將硅酸鹽中所有元素都寫成氧化物。氧化物書寫順序：、將硅酸鹽中所有元素都寫成氧化物。氧化物書寫順序：活潑金屬氧化物活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物SiO2H2O2、氧化物之間用、氧化物之間用“”隔開隔開3、在氧化物前面按化學(xué)式中的比例添加系數(shù)、在氧化物前面按化學(xué)式中的比例添加系數(shù)硅酸鈉（硅酸鈉（Na2SiO3) 鎂橄欖石（鎂橄欖

11、石（Mg2SiO4）鈣沸石鈣沸石Ca(Al2Si3O10) 3H2ONa2O SiO22MgO SiO2CaO Al2O3 3SiO23H2O K2O3Al2O36SiO22H2OK(Al3Si3O10)(OH)2傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷陶瓷水泥水泥玻璃玻璃閱讀教材閱讀教材78-793、硅酸鹽產(chǎn)品、硅酸鹽產(chǎn)品 陶瓷陶瓷 玻璃玻璃 水泥水泥3、硅酸鹽產(chǎn)品、硅酸鹽產(chǎn)品 陶瓷陶瓷 玻璃玻璃 水泥水泥生產(chǎn)原料：石灰石、黏土生產(chǎn)原料：石灰石、黏土 （CaCO3、 Al2O32SiO22H2O ）生產(chǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯主要成分：主要成分：3CaOSiO

12、2 2CaOSiO2 3CaOAl2O3 主要性質(zhì)：水硬性主要性質(zhì)：水硬性水水 泥泥生產(chǎn)原料：純堿、石灰石、石英生產(chǎn)原料：純堿、石灰石、石英 （Na2CO3、CaCO3、SiO2）生產(chǎn)設(shè)備：玻璃窯生產(chǎn)設(shè)備：玻璃窯反應(yīng)原理：反應(yīng)原理：主要成分：主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2高溫高溫SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 高溫高溫玻玻 璃璃 加入了不同的金屬氧化物加入了不同的金屬氧化物普通玻璃加熱接近熔化普通玻璃加熱接近熔化再急速冷卻再急速冷卻玻璃玻璃生產(chǎn)原料：黏土生產(chǎn)原料：黏土（Al2O32SiO22H2O ）

13、生產(chǎn)設(shè)備：陶瓷窯生產(chǎn)設(shè)備：陶瓷窯生產(chǎn)過程：混合生產(chǎn)過程：混合- -成型成型- -干燥干燥- -燒結(jié)燒結(jié)- -冷卻冷卻主要性質(zhì)：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、主要性質(zhì)：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、 絕緣、易成型絕緣、易成型陶陶 瓷（瓷（chinachina）具有特殊功能的含硅物質(zhì)具有特殊功能的含硅物質(zhì) 1、碳化硅（、碳化硅（SiC俗稱金剛砂），具有金俗稱金剛砂），具有金剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。輪的磨料。 2、硅、硅 鋼鋼（鐵合金）（鐵合金） 導(dǎo)磁性良導(dǎo)磁性良好，用作好，用作變壓器鐵變壓器鐵芯芯3、硅橡膠、硅橡膠4、分子篩、分子篩新型無機(jī)非金屬材料：新型無機(jī)非金屬材料：新型陶瓷新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等圖圖4-104-10生物陶瓷制成生物陶瓷制成的人造骨的人造骨硅酸鹽無機(jī)非金無機(jī)非金屬材料屬材料傳統(tǒng)無機(jī)非傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料金屬材料新型無機(jī)非新型無機(jī)非金屬材料金屬材料陶瓷陶瓷玻璃玻璃水泥水泥高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷壓電陶瓷壓電陶瓷透明陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷超導(dǎo)陶瓷1、種類和結(jié)構(gòu)硅有晶體硅和無定形硅兩種，晶體硅的結(jié)構(gòu)和金剛石類似。3、化學(xué)性質(zhì)常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑。除F2 、HF和強(qiáng)堿外，均不反應(yīng)。加