41无机非金属材料的主角——硅2课时资料.pptx
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1、-1-4 4 非金属及其化合物非金属及其化合物4.14.1无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅-2-科学视野科学视野美国的硅谷美国的硅谷“斯坦福科研工业区斯坦福科研工业区”是美国电子和计算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,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公里,宽公里圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长公里,宽公里的长条形地带上。由于它集中了全世界的长条形地带上。由于它集中了全世界0 0以上的著名半导以上的著名半导体公司,而半导体的基本元件是体公司,而半导体的基本元件是硅片硅片,所以该地区被称为,所
2、以该地区被称为“硅硅谷谷”。硅谷 silicon valley-3-科学视野科学视野 地壳中含量地壳中含量-4-科学视野科学视野 在地壳中硅的含量为在地壳中硅的含量为26.3%26.3%,仅次于氧。硅的氧化物及硅,仅次于氧。硅的氧化物及硅酸盐够成了地壳大部分的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量酸盐够成了地壳大部分的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的的90%90%以上。在无机非金属材料中,硅一直扮演着主要角色。以上。在无机非金属材料中,硅一直扮演着主要角色。-5-科学视野科学视野锦绣中华锦绣中华-6-科学视野科学视野主要成份:主要成份:主要成份:主要成份:SiOSiO2 2-7-8-SiSi最外层电子
3、数是最外层电子数是4 4,碳也是。,碳也是。思考思考2 2:碳、硅原子主要显几价?碳、硅原子主要显几价?正四价(正四价(+4+4价)价)碳、硅都是亲氧元素。硅的亲氧性强于碳的亲氧性。碳、硅都是亲氧元素。硅的亲氧性强于碳的亲氧性。因此硅元素在自然界都是与氧的化合物的形态存在。因此硅元素在自然界都是与氧的化合物的形态存在。思考思考1 1:硅原子最外层电子数是多少?我们很熟悉的哪种元素最外硅原子最外层电子数是多少?我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同?层电子数与它相同?思考思考3 3:比较碳、硅亲合氧的能力。比较碳、硅亲合氧的能力。思考思考交流交流-9-思考思考交流交流晶晶体体二二氧氧化化硅硅无
4、无定定形形二二氧氧化化硅硅晶晶-10-思考思考交流交流其性质主要与结构有关:其性质主要与结构有关:正四面体空间网状结构正四面体空间网状结构SiO2的结构的结构正四面体正四面体 空间网状结构空间网状结构 硅氧原子比例:硅氧原子比例:1:2 1:2 没有没有SiOSiO2 2 分子存在,分子存在,只存在硅氧原子只存在硅氧原子-11-思考思考交流交流二氧化硅的用途二氧化硅的用途由于由于SiOSiO2 2具有优良的物理化学性能,加上具有优良的物理化学性能,加上SiOSiO2 2在自然在自然界的广泛存在,因此从古到今都被人类广泛地应用。界的广泛存在,因此从古到今都被人类广泛地应用。-12-光学纤维胃镜光
5、学纤维胃镜光学纤维胃镜光学纤维胃镜用光导纤维做手术,不用开刀。用光导纤维做手术,不用开刀。用光导纤维做手术,不用开刀。用光导纤维做手术,不用开刀。二氧化硅的用途二氧化硅的用途交流交流研讨研讨-13-交流交流研讨研讨二氧化硅的用途二氧化硅的用途-14-交流交流研讨研讨 透过图片思考透过图片思考:二氧化硅具有哪些物理性质二氧化硅具有哪些物理性质?化学稳定性如何化学稳定性如何?-15-不溶于水,熔沸点比较高,硬度比较大。不溶于水,熔沸点比较高,硬度比较大。1.1.物理性质:物理性质:思考思考交流交流-16-思考:思考:实验室盛装实验室盛装NaOHNaOH溶液的试剂瓶用橡皮溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻
6、璃塞,你知道为什么吗?塞而不用玻璃塞,你知道为什么吗?明确:防止玻璃中的明确:防止玻璃中的SiOSiO2 2与与NaOHNaOH溶液反应生成粘溶液反应生成粘稠的稠的NaNa2 2SiOSiO3 3,使瓶塞和瓶口粘在一起。,使瓶塞和瓶口粘在一起。实验实验探究探究-17-实验实验探究探究 不能与水反应不能与水反应 SiO2+2NaOH=Na2SiO3 +H2O高温高温 酸性氧化物酸性氧化物2.化学性质化学性质-18-实验实验探究探究2.2.化学性质化学性质特性:(与氢氟酸反应)特性:(与氢氟酸反应)(用于雕刻玻璃)(用于雕刻玻璃)(用于工业制粗硅,这就是(用于工业制粗硅,这就是“从沙滩到用户从沙滩
7、到用户”)高温高温弱氧化性弱氧化性-19-二氧化碳二氧化碳 二氧化硅二氧化硅 状状 态态物理性质物理性质化化学学性性质质与水与水与碱与碱与碱与碱性氧性氧化物化物与酸与酸 用用 途途二氧化碳和二氧化硅的物理化学性质及用途比较二氧化碳和二氧化硅的物理化学性质及用途比较CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反应不反应SiOSiO2 2 2NaOH2NaOH=NaNa2 2SiOSiO3 3 HH2 2OO固固 态态熔沸点低熔沸点低气气 态态熔沸点高、硬度大熔沸点高、硬度大 SiOSiO2 2 4HF=SiF4HF=
8、SiF4 4 2H2H2 2OO 人工降雨,灭火等人工降雨,灭火等 装饰、石英坩埚、光纤等装饰、石英坩埚、光纤等高温高温-20-探究实验探究实验4-13-5 mL硅酸钠溶液硅酸钠溶液1-2滴酚酞滴酚酞稀盐酸稀盐酸先先后后二、硅酸二、硅酸实验实验探究探究-21-现现 象象结结 论论化学方化学方程式程式离子方离子方程式程式SiO32-+2H+=H2SiO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3a.Na2SiO3溶液呈碱性溶液呈碱性;b.可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸;可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸;c.先形成硅酸溶胶,后形成硅酸凝胶先形成硅酸溶胶,后形成硅酸凝胶;d
9、.静置则形成硅酸沉淀。静置则形成硅酸沉淀。滴入酚酞后溶液变为红色,再滴入稀盐酸,溶液红色变滴入酚酞后溶液变为红色,再滴入稀盐酸,溶液红色变浅至无色,同时有白色胶状沉淀产生。浅至无色,同时有白色胶状沉淀产生。实验实验探究探究-22-生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶,经干燥脱水就形成硅酸成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶,经干燥脱水就形成硅酸干胶,称为干胶,称为“硅胶硅胶”。常常用做干燥剂。常常用做干燥剂。用途用途-23-一、一、SiOSiO2 2结构特点物理性质化学性质用 途二、二、H H2 2SiOSiO3 3物理性质化学性质用 途实验室制法小结小结-24-4.1 4.1 无机非金属材料的主角无机
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