无机非金属材料的主角——硅最终版

(共32张PPT)
　　美国的硅谷——“斯坦福科研工业区”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，圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长４８公里，宽１６公里的长条形地带上。由于它集中了全世界９0％以上的著名半导体公司，如思科、英特尔、惠普、朗讯、苹果等大公司，而半导体的基本元件是硅片，所以该地区被称为“硅谷”。
硅谷 　silicon valley
　　美国的硅谷——“斯坦福科研工业区”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，圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长４８公里，宽１６公里的长条形地带上。由于它集中了全世界９0％以上的著名半导体公司，而半导体的基本元件是硅片，所以该地区被称为“硅谷”。
硅谷 　silicon valley
硅元素(silicon)在地壳中的含量
主要成分都是硅及其化合物
硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。
第一节 无机非金属材料的主角________硅
Si
最外层电子数是4，碳也是。
思考2：碳、硅原子主要显几价？
正四价（+4价）
思考3：阅读《资料卡片》，比较碳、硅亲合氧的能力。
① 碳、硅都是亲氧元素。硅的亲氧性强于碳的亲氧性。
②因此硅元素在自然界都是与氧的化合物的形态存在。
思考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层电子数与它相同？
SiO2的四
面体结构
正四面体
空间网状结构
硅氧比例：1：2
没有SiO2 分子存在，只存在硅氧原子
物理性质：熔点高、硬度大；
SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定
109 28'
约180°
Si
O
正四面体
一、二氧化硅和硅酸
二氧化硅(SiO2)
二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。天然二氧化硅也叫硅石，是一种坚硬难熔的固体。
硅石
硅矿山
天
然
的
SiO2
硅
石
有结晶形（石英晶体）
无定形——硅藻土
{
水晶
玛瑙
1、二氧化硅（ SiO2 ）
玛瑙
水晶
晶体二氧化硅
硅藻土　　
中国硅藻土资源丰富。全国10个省(区)
有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有
354处，总保有储量矿石3.85亿吨。
仅次于美国，居世界第2位。在地区分
布上，以吉林最多，占全国储量的54.8%，
云南、福建、河北等地次之。矿床类型
主要为火山物源沉积型矿床(吉林长白、
山东临胸、浙江嵊州市硅藻土矿等)和
陆源沉积型(云南寻甸、四川米易硅藻
土矿等)矿床。成矿时代集中在第三纪
和第四纪，以第三纪为主。　
无定形二氧化硅
一、二氧化硅(silicon dioxide)
水晶
玛瑙
透过图片思考:二氧化硅具有哪些物理性质 化学稳定性如何 你的根据是什么 SiO2的这些性质是由什么决定的？
坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶于水，硬度比较大。
1.物理性质：
一、二氧化硅(silicon dioxide)
实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？
防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起
2.化学性质
②不能与水反应
SiO2 + CaO === CaSiO3
SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O
高温
① 是酸性氧化物
④不与酸反应（除氢氟酸以外）
SiO2 + 4HF == SiF4 + 2H2O
③在高温下与碳酸盐的反应
SiO2 + Na2CO3 == CO2 + Na2SiO3
高温
SiO2 + CaCO3 == CO2 + CaSiO3
高温
你知道吗？
玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？
2.化学性质
⑤弱氧化性
SiO2 +2C === Si + 2CO
高温
工业上用此反应制备粗硅，这就是“从沙滩到用户”！
2.化学性质
练一练：指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A-E选项中选择正确答案填入括号内。
①SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O ( )
②SiO2+Na2CO3=高温=Na2SiO3+CO2 ( )
③SiO2+2C=高温=Si+2CO ( )
④ SiO2+4HF==SiF4 +2H2O ( )
A、作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀
B、弱氧化性 C、酸性氧化物的通性
D、将挥发性的酸酐从其盐中置换出来
C
D
B
A
3、二氧化硅的用途
由于SiO2具有优良的物理化学性能，加上SiO2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。
光学纤维胃镜
1.SiO2是制造光导纤维的主要原料
石 英 制 品
2.石英玻璃（结晶的二氧化硅）
用水晶，玛瑙制作的精美饰品，工艺品
3.用水晶，玛瑙制作的精美饰品，工艺品
CO2＋H2O＝H2CO3 ，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3，这是一个特性。
刚才讲到SiO2不溶于水，不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？
提示：强酸制备弱酸！
二、硅酸(H2SiO3)
实验1:向饱和Na2SiO3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，滴入盐酸有有白色胶状沉淀产生
Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水
探究1：怎样由石英(SiO2)制取硅酸？
Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
H2SiO3==H2O+SiO2
加热
硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢？请你设计一个实验论证你的推断。
实验探究2：
实验2：将CO2通入Na2SiO3溶液中
现象：透明的硅酸凝胶生成
方程式：
Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3 ↓ +Na2CO3
你的结论：
硅酸是一种很弱的酸，
酸性：硅酸<碳酸<盐酸
硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。
硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。
1、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（ ）
A.溶解性：CO2 H2CO3
C.熔点：SiO2 > CO2（干冰） D.硬度： SiO2 2、下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是( )
A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸钠溶液
3、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（ ）
A.纯碱溶液 B 盐酸 C 硫酸 D 苛性钠溶液
C
C
B
课堂回顾练习:
课堂练习
下列说法正确的是（ ）
A.SiO2是酸性氧化物，所以可以和碱反应，
不和任何酸反应。
B.CO2通入硅酸钠溶液中可以制得硅酸
C.SiO2对应的酸有不同的组成
D.SiO2跟水反应可得硅酸
BC
谢谢！