课件49张PPT。专题3 从矿物到基础材料
第三单元 含硅矿物与信息材料
回忆：硅元素在地壳中的含量怎样？硅元素是地壳中含量仅次于氧元素，约占地壳总量的26.30 %含量：O＞Si ＞Al ＞Fe 硅元素在自然界主要有哪些存在形式？锆石矿与锆石首饰(ZrO2·SiO2)红柱石与红柱石饰物(Al2O3·SiO2)常见硅酸盐矿物钙铝石榴子石(CaO·Al2O3·3SiO2) 镁橄榄石(2MgO·SiO2)含硅化合物一、常见硅酸盐☆硅酸盐结构稳定复杂,种类繁多,通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示。①各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变。
②顺序按先金属后非金属,金属元素中按金属活动顺序表依次排列，中间用“?”间隔。
③注意改写后应与原来化学式中的原子个数比不变。方 法例如：滑石Mg3(Si4O10)(OH)2 可表示为3MgO·4SiO2·H2O 书写下列硅酸盐的氧化物形式
锆石：ZrO2·SiO2 红柱石：Al2O3·SiO2
钙铝石榴子石：3CaO·Al2O3·3SiO2 镁橄榄石：2MgO·SiO 掌握一种重要的硅酸盐——硅酸钠化学组成：Na2SiO3物理性质： 白色晶体，能溶于水，是极少数可溶
性硅酸盐之一，它的水溶液俗称“水玻璃”。 “水玻璃”是无色粘稠液体，是一种矿物胶,它既不能燃烧又不易受腐蚀,在建筑工业上可用作粘合剂等。木材浸过水玻璃后,具有防腐性能且不易着火。水玻璃还可用作耐火材料。Na2SiO3+CO2+H2O == Na2CO3+H2SiO3↓“水玻璃”长期暴露在空气中会变质,硅酸钠要密封保存且不能用玻璃塞试剂瓶
结论：硅酸是弱酸，酸性比碳酸弱传统的硅酸盐产品1.水泥工业水 泥原料设备主要性质反应条件水泥成分硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙
3CaO·SiO2、 2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3水 泥 回 转 窑高温水硬性石灰石、黏土、辅助原料(包括石膏)水泥回转窑水泥用途水泥在建筑行业大显身手水 泥 电 阻彩色水泥 2.玻璃
一种较为透明的固体物质,广泛应用于建筑物，用来隔风或透光. 变色玻璃钢化玻璃光学玻璃防火防弹玻璃玻 璃原料设备反应条件成分Na2O·CaO·6SiO2玻璃熔炉高温纯碱、石灰石、石英 主要性质无固定熔点主要反应：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 ↑几种常见玻璃简介普通玻璃因混有铁的化合物显浅绿色蓝玻璃红玻璃化学仪器玻璃如试管等光学仪器玻璃如放大镜钢化玻璃光纤玻璃光导纤维：1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父”。比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达20——50Km，保密性能好。
在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现出特征颜色。 把普通玻璃放在电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大4——6倍，不易破碎。有色玻璃 在普通玻璃中加入着色剂，如加入MnO2为紫色；FeO、K2Cr2O7烧成绿色。几种常见玻璃的特性和用途钢化玻璃 用途
运动器材；微波通讯器材；
汽车、火车的窗玻璃等 特性
耐高温、耐腐蚀、
强度大、质轻、抗震石英玻璃 特性:
膨胀系数小、
耐酸碱、
强度大、
滤光 用途
化学仪器；高压水银灯、灯壳等光学玻璃 特性
透光性能好、有折光性和色散性。 用途
眼镜镜片；照相机、
显微镜、望远镜、
凹凸透镜等光学仪
器等玻璃纤维 特性
耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声 用途
太空飞行员的衣服、玻璃钢等3.陶瓷 远古时代,由于人们在长期生活中经常与泥土打交道,逐渐发现泥土与适量水混合后就具有黏性和可塑性,可以随意把它塑造成各种形状。在太阳下晒干后，泥土变硬，再经过火烧到一定的温度，泥坯变得坚硬，就既不怕水又耐火了。人类创造的第一个新物质---陶瓷，从此就诞生了。人类文明得到进步. 陶瓷的起源古代制陶过程现代陶瓷的应用陶瓷刀高速轴承氮化硅陶瓷转子陶瓷发热片陶瓷骨骼光学陶瓷思考：硅在自然界中无游离态，为什么？是不是单质硅的性质很活泼？ 一、硅1．物理性质：
（1）硅是灰色，有金属光泽的硬而脆的固体固体。
（2）它的结构类似于金刚石，熔沸点高，硬度大。
（3）良好的半导体材料。2. 硅的化学性质（1）常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、硫酸、硝酸等）起反应。（2）加热条件下，能跟一些非金属反应。（3）常温下能与氟气（F2）、氢氟（HF）反应 。Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑ +2H2 ↑硅的用途硅是一种重要的非金属单质，它的用途非常广泛。作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。
晶体管集成电路芯片卫星的翅膀汽车的尾巴在太阳能方面的利用二、二氧化硅 1.存在形式：沙子、石英、水晶、硅藻土硅石结晶形（石英）无定形（硅藻土）水晶玛瑙石
英
制
品2.结构：SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定 3. 二氧化硅的化学性质 不活泼（1）SiO2是H2SiO3的酸酐，具有酸性氧化物的通性SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（2）特性SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 雕刻玻璃 （3）弱氧化性（4）与盐反应 讨论 ：①实验室能否用带玻璃塞的玻璃瓶盛放氢氧化钠溶液？
②实验室能否用玻璃瓶盛放HF溶液？二氧化硅的应用4.用途：(1)SiO2是制造光导纤维的主要原料。
(2)石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。
(3)水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。
(4)石英砂常用作制玻璃和建筑材料。光导纤维光导纤维的应用
（1）光纤通信（光缆）：
是利用激光作载波由光导纤维传送信息
的有线通信方式。(2)医生的好助手：
光导纤维可以用于食道﹑胃等深
部探查内窥镜的光学元件和外科
手术激光刀。 （3）在国防军事上，可以用光导纤维来制成纤维光学潜望镜，
装备在潜艇﹑坦克和飞机上， 用于侦察复杂地形或深层屏蔽的
敌情。 课件48张PPT。专题3 从矿物到基础材料
第三单元 含硅矿物与信息材料
随处可见的含硅化合物及产品1.硅元素(silicon)在地壳中的含量一.硅的存在 2. 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 二.硅酸盐及其产品1.硅酸盐组成的表示方法 硅酸盐的种类多、结构很复杂，其组成表示方法一般有两种：1）盐化学式法如：硅酸钠Na2SiO3 、硅酸钙CaSiO3等。此法一般用于组成较简单的硅酸盐。 2）氧化物法(也是常用的方法)金属氧化物写在前面，再写SiO2，最后写H2O；氧化物之间用“·”隔开。对于复杂的硅酸盐，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。练习：把下列式子改写成氧化物的形式1、蛇纹石：H4Mg3Si2O9
2、钙长石：CaAl2SiO6
3、石棉：CaMg3Si4O12
4、长石：KAlSi3O8
5、普通玻璃： CaNa2Si6O14
6、黏土：Al2(Si2O5)(OH)4CaO· 3MgO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2 CaO·Na2O·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O3MgO·2SiO2 ·2H2OCaO·Al2O3·SiO2 2.硅酸盐的性质 1) Na2SiO3的性质 Na2SiO3俗称“泡花碱”，其水溶液俗称“水玻璃”。水玻璃是一种无色粘稠的液体，显碱性，易吸收空气中的CO2生成硅酸沉淀。(完成p83.7)Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaClNa2SiO3 + CO2+H2O= H2SiO3↓+ Na2CO3▲硅酸钠要密封保存且不能用玻璃塞试剂瓶用途：粘合剂，防腐剂、防火剂2）三大硅酸盐产品：陶瓷、水泥、玻璃1）陶瓷陶器的制作工序2）水泥的制备：a.原料：粘土(SiO2 )、石灰石、石膏（适量）
b.设备：水泥回转窑
c.条件：高温锻烧
d.加入石膏的作用：调节水泥的硬化速度3）玻璃A.原料：纯碱、石灰石、过量石英（SiO2)
B.设备：玻璃熔炉
C.条件：高温熔融(完成p83.6)
D.成分： Na2SiO3 、CaSiO3 、SiO2
E.主要反应：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑
F.种类：普通玻璃、钢化玻璃、有色玻璃、光学玻璃、防弹玻璃、铅玻璃等三.二氧化硅（ 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。1.存在：硅石结晶形（石英）无定形（硅藻土）水晶玛瑙石
英
制
品水晶水 晶 制 品玛瑙2.物理性质：固体
熔沸点比较高
不溶于水
硬度比较大联想沙子3.结构：SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定 4.化学性质：联想CO2均属于酸性氧化物CO2 ＋ CaO＝CaCO3CO2 ＋2NaOH＝
Na2CO3+H2OCO2 ＋ H2O＝H2CO3不反应SiO2 ＋2NaOH＝
Na2SiO3+H2OSiO2 + 4HF =SiF4 ↑+ 2H2OA.酸性氧化物B.氧化性C.与盐反应D.亲氟性（雕刻玻璃）SiO2 ＋2NaOH＝Na2SiO3+H2O1. 为什么在实验室中盛放NaOH 溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ 2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？3.某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,推断SiO2为两性氧化物.是否正确?想想5.用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器。利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。二氧化硅的用途练习：1、下列物质能与SiO2起反应的是 （ ）
①浓H2SO4 ②H2O ③盐酸
④HF ⑤KOH溶液 ⑥氧化钙
A、①②⑥ B、②④
C、④⑤⑥ D、③④⑤⑥ C2.实验室现提供下列试剂瓶, ①细口磨口塞玻璃瓶瓶②广口瓶③细口橡皮塞玻璃瓶④棕色广口瓶⑤细口塑料瓶，如果你是实验室管理员,你将如何存放下列药品?你的依据是什么?
a.二氧化硅______ b.氢氧化钠溶液____
c.硝酸银晶体_____ d.氢氟酸___
e.浓硫酸____ ②③④⑤①3.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+2C=高温=Si+2CO? ( )
③SiO2+3C=高温=SiC+2CO? ( )
④SiO2+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、未参加氧化还原反应C
B
D
A四.硅1、物理性质 硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。
硅的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很高，硬度大。
导电性介于导体和绝缘体之间。既不易失去电子,也不易得到电子2.结构3.化学性质 常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸
和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、
硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟
一些非金属反应。Si＋2NaOH ＋ H2O ＝ Na2SiO3 ＋ 2H2↑
Si ＋ 4HF ＝ SiF4 ↑ ＋ 2H2 ↑4.硅的工业制法与氯反应：Si ＋2Cl2 ＝ SiCl4(温度为400～500℃)5.硅的用途：硅是一种重要的非金属单质，它的用途非常广泛。作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。晶体管集成电路卫星的翅膀汽车的尾巴在太阳能方面的利用五.硅酸 硅酸是一种很弱的酸（酸性比碳酸还弱），溶解度很小。由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得。用途:可作干燥剂和催化剂的载体在试管中加入3-5ml饱和Na2SiO3溶液，滴入1-2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察现象。滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成Na2SiO3溶液呈碱性，与酸反应生成了H2SiO3Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用。例如：
①光导纤维的主要成分
②目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是
③神奇无比的集成电路蕊片的主成分
④用作吸附剂、催化剂的载体的人造分子筛大多是一类为 的化合物
⑤写出工业上制备该元素的单质及提纯的化学方程式二氧化硅 半导体硅 硅铝硅酸盐
