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第一节无机非金属材料的主角________硅美国的硅谷——“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siliconvalley1、画出碳和硅的原子结构示意图分析：既不易失电子，又不易得电子，主要形成四价的化合物。硅元素（Si）硅在自然界的存在形态：——没有游离态，只有化合态，以二氧化硅和硅酸盐的形式存在于岩石和矿物中。2、硅元素在自然界中的存在常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有，说明了什么？阅读:课本P741、存在硅石（12%）结晶形：石英无定形（沙子）水晶玛瑙……阅读课本P75一、二氧化硅2、用途3、物理性质物质SiO2CO2状态（常温）气体熔点-56.6℃沸点-78.5℃溶解性1：1硬度固体1610℃2230℃不溶大SiO4、二氧化硅的晶体结构（课本P75）四面体结构，每个Si接4个O，每个O接2个Si，是由Si和O按1：2的比例所组成的立体网状结构的晶体。5、化学性质—性质稳定,不活泼SiO2+CaO===CaSiO3SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O高温（1）是酸性氧化物Na2SiO3可溶于水，其水溶液俗名水玻璃，是一种矿物胶A、与强碱生成硅酸盐和水B、与碱性氧化物生成盐（2）难溶于水，不与水反应4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O（3）SiO2的特性——与氢氟酸（HF）反应*用途：雕刻玻璃讨论：1、为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中含SiO2）？2、实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？－－用塑料瓶保存氢氟酸（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Na2SiO3呈碱性Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl滴入盐酸有硅酸凝胶产生硅酸难溶于水二.硅酸(H2SiO3)（2）把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，会有什么现象？现象结论方程式滴入硫酸有硅酸凝胶产生硅酸难溶于水（白色胶状沉淀）Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4（3）把二氧化碳通入到Na2SiO3溶液中Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3结论：硅酸是一种比碳酸酸性还弱酸，溶解度小。注：1、硅酸的制备；2、原硅酸Ｐ77实验４－２１、硅酸钠：水溶液俗称“水玻璃”，具有粘性和阻燃性。用作肥皂填料、木材防火剂及胶粘剂等。放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论三、硅酸盐：——由硅、氧和金属组成的化合物的总称观察现象并填写下表木条先变干，后燃烧木条变干，不燃烧Na2SiO3的水溶液可用作木材的防火剂2、硅酸盐组成的表示（课本P77）用金属氧化物·二氧化硅·水的化学式表示钾云母：K2H4Al6Si6O24K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O3、硅酸盐产品及用途：陶瓷、玻璃、水泥四、硅（Si）硅有晶体硅和无定形硅两种１、物理性质：（1）灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体（2）熔、沸点高、硬度大（3）晶体硅是良好的半导体２、化学性质：(不活泼）常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质如：氧气、氯气、硫酸等起反应，但在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。3、硅的用途集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。集成电路晶体管（1）SiO2+2C==Si+2CO↑（粗硅）若C过量：SiO2+3C==SiC+2CO↑（2）Si+2Cl2==SiCl4（3）SiCl4+2H2==Si+4HCl（高纯硅）4、硅的制备高温高温高温高温氧化剂、还原剂质量比：1/20－4＋2碳化硅（俗名：金刚砂）课本P78玻璃（1）玻璃原料：纯碱、石灰石、石英设备：玻璃窑条件：高温熔融主要反应：主要成份：硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅高温SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2高温玻璃玻璃有色玻璃钢化玻璃加入了不同的金属氧化物普通玻璃加热接近熔化再急速冷却水泥（2）水泥原料：黏土、石灰石、石膏设备：水泥回转窑条件：煅烧主要成份：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等陶器瓷器（3）陶瓷原料：黏土条件：高温烧结描述景德镇的陶瓷有这样一句话:薄如纸,声如磬,色如玉.产品主要原料主要设备反应条件主要成分水泥粘土、石灰石、石膏水泥回转窑高温硅酸三钙：3CaO·SiO2硅酸二钙：2CaO·SiO2铝酸三钙：CaO·Al2O3玻璃纯碱、石灰石、石英玻璃窑高温Na2SiO3、CaSiO3、SiO2硅酸盐产品简介新型无机非金属材料的优点：1、能承受高温，强度高2、具有电学特性3、具有光学特性4、具有生物功能玻璃刀玻璃刀轮片红宝石为轴的雷达表人造金刚石锯片新型无机非金属材料之一：高温结构陶瓷、压电陶瓷新型陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等Ｐ79科学视野：新型陶瓷１、高温结构陶瓷２、压电陶瓷３、透明陶瓷４、超导陶瓷新型陶瓷的用途之一:航天飞机的“防火衣”——防热瓦生产过程：使用硅土黏合剂将低密度非晶硅增强纤维粘合成长15cm，宽15cm，厚2~10cm的拱形瓦，经过高温烧结，再在表面涂上一层高温结构陶瓷，就成了一块防热瓦高温结构陶瓷的应用防热瓦的优点：耐热（可承受2000℃）防潮耐磨超群的隔热能力反射太阳光可重复使用高温结构陶瓷的应用航天飞机高温结构陶瓷的应用资料:两年半前，正是由于塑料泡沫部件在发射时撞坏了一片防热瓦，导致美国的“哥伦比亚”号返航时在空中解体。高温结构陶瓷之所以在航天事业上的有如此优秀的表现,因为它具有耐高温、耐氧化、超强、超硬等优点，它可以在各种恶劣环境下使用，同时，也是制造汽车发动机，喷气发动机的理想材料，可以大大提高能源的利用率，可以使汽车跑得更快，飞机飞得更高。高温结构陶瓷的应用超导陶瓷：所谓超导现象就是金属的电阻随温度的升高而增大，当金属的温度降低时，它的电阻减小,当温度降到-269℃（液氮温度，为4K）左右时，水银的电阻变为零，这种现象叫超导现象．我国研制的超导陶瓷的临界温度为77K，处于世界领先水平。超导陶瓷生物陶瓷这种陶瓷强度大,韧性好,与人体亲和力好，目前它是人体骨骼和牙齿的重要移植材料。在这一领域我国处于世界领先水平。压电陶瓷利用陶瓷，还可实现多种功能互换。如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打即刻产生一个电火花，将机械能转变成电能。材料是社会发展和人类进步的一种标志材料科学和工程是人类科技文明生活和工农业生产的推动器，新材料的发现和它的广泛应用常常会带来社会生产的变革和新兴产业的出现比如硅的出现就引发了现代信息产业的一场革命