《硅無機非金屬材料》PPT課件.ppt

普 通 高 中 課 程 標 準 實 驗 教 科 書 化 學 1（ 必 修 ）第 四 章第 一 節(jié) 硅 無 機 非 金 屬 材 料 【 學 習 目 標 】 1 了 解 硅 在 自 然 界 的 含 量 、 存 在 、 了 解 硅 的 重 要用 途 ， 了 解 硅 單 質 的 物 理 性 質 。 2 了 解 二 氧 化 硅 的 物 理 性 質 和 用 途 、 掌 握 二 氧 化硅 的 化 學 性 質 。 3 了 解 硅 酸 的 性 質 和 制 備 。 4 了 解 硅 酸 鹽 的 重 要 用 途 及 組 成 、 掌 握 Na2SiO3的 化 學 性 質 。 5. 體 會 組 成 材 料 的 物 質 的 性 質 與 材 料 性 能 的 密 切關 系 ， 認 識 新 材 料 的 開 發(fā) 對 人 類 生 產(chǎn) 、 生 活 的 重要 影 響 ， 學 會 關 注 與 化 學 有 關 的 社 會 熱 點 問 題 ，激 發(fā) 他 們 學 習 化 學 的 熱 情 。 問 題 組 1 1、 Si屬 于 哪 類 物 質 ？ 其 原 子 結 構 示 意 圖 是怎 樣 的 ？ 2、 在 已 學 過 的 元 素 中 ， Si與 誰 的 結 構 和 性質 類 似 ？ 3、 請 根 據(jù) 前 邊 所 學 的 碳 單 質 、 硫 單 質 、 氯氣 等 歸 納 非 金 屬 單 質 有 哪 些 共 同 性 質 ？ 氧 48.6% 硅 26.3% 鋁 7.73%鐵 4.75%鈣 3.45%鈉 2.74%鉀 2.47%鎂 2.00%氫 0.16%其 他1.20% 1.硅 的 物 理 性 質a.單 質 硅 有 和 兩 種 , 它 們 都 是 硅 元 素 的 。 b.晶 體 硅 是 色 、 有 光 澤 、 硬 而 脆 的 固 體 ， 單 質 硅 的 導 電 性 介 于 和 之 間 ， 故 用 來 作 材 料 。晶 體 硅 無 定 形 硅灰 黑 金 屬導 體 絕 緣 體半 導 體 同 素 異 形 體 （ 1） 常 溫 下 ， 化 學 性 質 穩(wěn) 定 例 如 ， 常 溫 下 ， 不 易 與 H2、 O2、 Cl2、 硫 酸 、 硝 酸 、 鹽 酸 等 物 質 反 應 只 與 堿 、 氫 氟 酸 、 氟 氣 反 應 ，Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2 2.硅 的 化 學 性 質 （ 2） 加 熱 ， Si能 與 某 些 非 金 屬 單 質 反 應（ 燃 燒 ， 放 出 大 量 的 熱 ）Si+O2=SiO2 Si+2Cl2=SiCl4高 溫 3.硅 的 制 備SiO2 +2 C=Si+2CO高 溫? 指 出 上 反 應 中 的 氧 化 劑 和 還 原 劑 。 上 述 反 應 屬 于 哪 種 基 本 反 應 類 型 ? 硅 的 提 純 原 理 ： 在 高 溫 下 讓 粗 硅 （ Si） 與 氯 氣 （ Cl2）反 應 ， 其 產(chǎn) 物 在 高 溫 下 被 氫 氣 （ H 2） 還 原而 得 到 較 純 的 硅SiCl4+2H 2=Si+4H Cl高 溫 （ 高 純 硅 99.9999999 ）提純硅 Si + 2Cl2= SiCl4高 溫粗 硅SiO2 +2C = Si + 2CO高 溫 粗 硅制 粗 硅4.工 業(yè) 上 單 質 硅 的 制 取 5、 硅 的 用 途 制 集 成 電 路 、 晶 體 管 、 硅 整 流 器 等 半 導 體 材 料 含 硅 4%的 鋼 可 制 變 壓 器 鐵 芯 含 硅 15%的 鋼 具 有 耐 酸 性 ， 制 耐 酸 設 備 硅 芯 片 ； 半 導 體 材 料 二 、 SiO2與 光 導 纖 維 問 題 組 2課 本 P108回 答 以 下 問 題 、 二 氧 化 硅 具 有 什 么 樣 的 物 理 性 質 ？ 哪 些常 見 的 物 質 主 要 成 分 是 二 氧 化 硅 ？ 2、 從 物 質 分 類 的 角 度 來 看 ， 二 氧 化 硅 屬 于_（ 選 填 “ 兩 性 ” “ 酸 性 ” “ 堿 性 ” ）氧 化 物 ， 預 測 它 能 與 哪 些 物 質 反 應 ？ 晶 體 的 化 學 式 為 SiO2,不 表 示 有 SiO2分 子 組 成 ， 晶 體 中 只 有 Si、 O原 子 ， 無 分子 存 在 。注 意 ：二 、 二 氧 化 硅 1.存 在 ： 沙 子 、 石 英 （ 透 明 的 石 英 即 水 晶 ）2.物 性 ： 晶 體 硬 度 ,熔 點 , 溶 于水 大 高 難硅 藻 土 （ 具 有 較 強 的 吸 附 性 ） 3.二 氧 化 硅 的 化 學 性 質（ 1） 與 強 堿 ： 不 活 潑SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O?你 學 過 哪 些 酸 性 氧 化 物 ？ 能 發(fā) 生 哪 些 反 應 ？注 ： 盛 放 堿 液 的 試 劑 瓶 不 能 用 玻 璃 塞 ， 可 用 橡 膠 塞 （ 或 軟 木 塞 ） 。（ 礦 物 膠 ）因 為 堿 會 和 玻 璃 中 的 SiO2反 應 生 成 具 有 黏 性 的礦 物 膠 （ Na2SiO3 ） ,會 將 塞 子 和 瓶 口 黏 住 。 （ 3） 與 某 些 鹽 ：CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高 溫Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高 溫（ 2） 與 堿 性 氧 化 物 ：SiO2+CaO=CaSiO3高 溫（ 制 玻 璃 原 理 ） 二 氧 化 硅 的 注 意 點 ：不 與 水 反 應 SiO2+H2OH2SiO3 與 氫 氟 酸 反 應SiO2+4HF=SiF4+2H2O用 途 ： 刻 蝕 玻 璃 花 紋結 論 ： 氫 氟 酸 不 能 用 玻 璃 瓶 盛 裝 ，而 盛 在 塑 料 瓶 （ 鉛 制 容 器 ） 。 4.二 氧 化 硅 的 用 途 制 造 光 導 纖 維 和 石 英 表 中 的 壓 電 材 料 水 晶 ： 制 造 電 子 部 件 和 光 學 儀 器注 意 ： 硅 和 二 氧 化 硅 的 用 途 易 混 淆 【 閱 讀 小 結 】 CO2與 SiO2的 比 較化 學 式 CO2 SiO2分 類 酸 性 氧 化 物物 理性 質 (1)無 色 無 味 氣 體(2)能 溶 于 水 (1:1常 溫 )(3)比 空 氣 重(4)無 毒 (1)無 色 晶 體(2)不 溶 于 水(3)熔 、 沸 點 較 高(4)硬 度 大酸 性 氧 化 物 化學性質 (1)酸 性 氧 化 物CO2+H2O= H2CO3CO2+CaO= CaCO3CO2+2OH- = +H2O(2)弱 氧 化 性CO2+C = 2CO(3)與 鹽 反 應 (在 溶 液 中 )CO2+Na2CO3+H2O= 2NaHCO3(4)不 與 酸 反 應 (1)酸 性 氧 化 物(2)弱 氧 化 性(3)與 鹽 反 應 (固 體 )(4)與 氫 氟 酸 反 應高 溫 高 溫高 溫不 與 水 反 應SiO2+CaO= CaSiO3SiO2+2OH - = +H 2O高 溫SiO2+2C= Si+2CO SiO2+CaCO3 = CaSiO 3 +CO2高 溫SiO2+4H F=SiF4+2H 2O (腐 蝕 玻 璃 ）CO23CO 23SiO 用途 (1)化 工 原 料 ： 制 純 堿 、尿 素 ；(2)滅 火(3)干 冰 用 人 工 降 雨 ；(4)制 碳 酸 飲 料 等 天 然 存 在 ： 石 英 水 晶 硅 藻 土(1)水 晶 用 于 制 造 電 子儀 器 的 重 要 部 件 、 光學 儀 器 、 工 藝 品(2)光 導 纖 維 原 料(3)制 玻 璃 水 晶 制 品 三 、 硅 酸 鹽 與 無 機 非 金 屬 材 料無 機 非 金 屬 材 料 一 般 耐 高 溫 、 溫 度 高 、 抗腐 蝕 ， 有 些 材 料 還 有 獨 特 的 光 電 特 性 。 主要 包 括 陶 瓷 、 玻 璃 、 無 機 非 金 屬 涂 層 等 三 、 硅 酸 鹽 與 無 機 非 金 屬 材 料玻 璃 水 泥 陶 瓷原 料 純 堿 、 石 灰 石 、石 英 粘 土 、石 灰 石 粘 土反 應原 理 CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2NaCO3+SiO2Na 2SiO3+CO2 高 溫 下 發(fā) 生復 雜 的 物 理 、化 學 變 化 燒 結 時 發(fā) 生 復 雜物 理 、 化 學 變 化反 應條 件 高 溫 高 溫 高 溫生 產(chǎn)過 程 原 料 熔 體 玻 璃 磨 燒 磨 混 合 成 型 干 燥凝 結 冷 卻 陶 器高 溫高 溫強 熱 冷 卻 主 要成 分 SiO2CaSiO3Na2SiO3 硅 酸 二鈣 :2CaOSiO2硅 酸 三鈣 :3CaOSiO2鋁 酸 三 鈣 :3CaOAl2O3 硅 酸 鹽特 性 非 晶 體 ， 透 明 、無 固 定 熔 點 ，可 在 一 定 溫 度范 圍 內 軟 化 水 硬 性 ： 無 論 在 水中 還 是 在 空 氣 中 均能 硬 化 （ 是 不 可 逆過 程 ） 抗 氧 化 、 抗 酸堿 腐 蝕 、 耐 高溫 、 絕 緣種 類 普 通 玻 璃 、 特種 玻 璃 不 同 標 號 土 器 、 陶 器 、瓷 器 、 炻 器 等用 途 化 學 儀 器 、 光學 儀 器 、 運 動器 材 、 通 訊 器材 、 窗 玻 璃 、玻 璃 瓶 、 杯 建 筑 材 料 （ 水 泥 、沙 子 和 碎 石 的 混 合 物叫 做 混 凝 土 ） (1)化 學 實 驗 中的 坩 堝 、 蒸 發(fā)皿 (2)建 筑 中 的磚 、 瓦 (3)電 器中 的 絕 緣 瓷 傳 統(tǒng) 無 機 非 金 屬 材 料 與 新 型無 機 非 金 屬 材 料 的 特 性 對 比材 料 傳 統(tǒng) 新 型種 類 普 通 水 泥普 通 玻 璃粘 土 質 陶 瓷 高 溫 結 構 陶 瓷生 物 陶 瓷壓 電 陶 瓷光 導 纖 維特 性 耐 腐 蝕 、 耐 高 溫 質 脆 、 經(jīng) 不 起 熱沖 擊 耐 高 溫 、 高 強 度 具 有 電 學 特 征 具 有 光 學 特 性 具 有 生 物 功 能 5、 新 型 無 機 非 金 屬 材 料 的 主 要 品 種 、 性 能 及 用 途氧 化 鋁 （ Al2O3） 陶 瓷 （ 人 造 剛 玉 ）主 要特 性 高 熔 點 ； 高 硬 度 ； 可 制 成 透 明陶 瓷 ； 無 毒 、 不 溶 于 水 ， 強 度 高 ； 對 人 體 有 較 好 的 適 應 性 主 要用 途 高 級 耐 火 材 料 ， 剛 玉 球 磨 機 ； 高 壓 鈉燈 的 燈 管 、 人 造 骨 、 人 造 牙 、 人 造 心瓣 膜 、 人 造 關 節(jié) 等 氮 化 硅 （ Si3N4） 陶 瓷主 要特 性 超 硬 度 ， 耐 磨 損 ； 抗 腐 蝕 ， 高 溫時 也 抗 氧 化 ； 抗 冷 熱 沖 擊 而 不 碎 裂 ； 耐 高 溫 且 不 易 傳 熱 ； 本 身 具 有 潤滑 性 主 要用 途 制 造 軸 承 、 汽 輪 機 葉 片 、 機 械 密 封 環(huán) 、永 久 性 模 具 等 機 械 構 件 。 用 于 制 造 柴油 機 中 發(fā) 動 機 部 件 的 受 熱 面 等 隨 堂 訓 練1.下 列 說 法 正 確 的 是 ：A.晶 體 硅 和 無 定 形 硅 是 兩 種 不 同 的 物 質B.二 氧 化 硅 可 用 做 半 導 體 材 料C.硅 可 與 氧 氣 反 應 ， 單 質 硅 不 能 在 空 氣 中 穩(wěn) 定 存 在D.在 SiO2 +2 C=Si+2CO高 溫 反 應中 ， 氧 化 劑 與 還 原 劑 的 物 質 的 量 比 為 2： 1 2.下 列 溶 液 可 以 盛 放 在 玻 璃 瓶 中 ， 但 不 能 用 磨 口 玻 璃 塞 的 是 ：A.氫 氟 酸 B.濃 硝 酸C.NaOH溶 液 D.氯 水 3 下 列 關 于 硅 和 二 氧 化 硅 的 性 質 敘 述 中 正 確 的是 （ ） A.常 溫 下 O2能 氧 化 成 SiO2， B SiO2是 酸 性 氧 化 物 ， 能 與 水 反 應 生 成 硅 酸 ， C 石 英 、 水 晶 、 海 沙 的 主 要 成 分 都 是 SiO2， D 硅 通 常 很 穩(wěn) 定 ， 不 溶 于 常 見 的 溶 液 中 。 C 4.關 于 碳 和 硅 的 敘 述 中 ,不 正 確 的 是 : A.其 最 高 價 氧 化 物 都 能 與 NaOH溶 液 反 應 B.單 質 在 加 熱 時 都 能 與 氧 氣 反 應 C.氧 化 物 都 能 溶 于 水 生 成 相 應 的 酸 D.在 常 溫 下 ， 碳 和 硅 的 單 質 化 學 性 質 都 不 活 潑 5.選 適 當 試 劑 或 方 法 除 去 下 列 物 質 中 的 雜 質（ 括 號 內 為 雜 質 ） 。（ 1） SiO2(CaCO3) ； (2)SiO2 (Si) ；(3)NaCl (SiO2) ； (4)SiO2 (H 2SiO3) ；(5)Fe2O3 (SiO2) ；(6)Si (Fe) 。 稀 鹽 酸 過 濾氧 氣 加 熱水 過 濾 加 熱氫 氧 化 鈉 溶 液 過 濾稀 鹽 酸 過 濾 6. 下 列 離 子 方 程 式 不 正 確 的 是 ( ) A.石 英 和 燒 堿 反 應 ： SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O B.往 燒 堿 溶 液 中 通 入 少 量 的 CO2： CO2 + 2OH- = CO32- + H2O C.小 蘇 打 溶 液 中 加 入 過 量 的 石 灰 水 ： 2HCO3- + Ca2+ + 2OH- = CaCO3 + 2H2O + CO32- D.往 水 玻 璃 中 加 入 鹽 酸 ： 2H+ + SiO32- + H2O =H 4SiO4 C 7. 下 列 試 劑 不 能 放 在 有 玻 璃 塞 的 玻 璃 試 劑 瓶中 的 是 ( ) (1)NaHCO3 (2)NaCl (3)KNO3 (4)石 灰 水 (5)CaSO4 (6)NaOH(7)Na2CO3(8)NaHSO4 A. B. C. D. 8 把 9.2gNa和 4.2gSi同 時 投 入 適 量 水 中 ， 在 標況 下 產(chǎn) 生 的 H2的 體 積 是 ( )A.2.8L B.5.6L C.11.2L D.22.4L . CA 作 業(yè) 布 置2、 課 后 完 成 課 本 P109 1、 3。1、 溫 習 硅 及 二 氧 化 硅 的 性 質 。3、 預 習 本 章 第 二 節(jié) 鋁 金 屬 材 料 。