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硅谷siliconvalley“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。化学1（必修）第四章第一节硅无机非金属材料（第一课时）第一节硅无机非金属材料【教学目标】1、掌握硅的性质、用途。2、掌握二氧化硅的组成、性质和用途。【教学重点】硅和二氧化硅的主要性质、用途。氧48.6%硅26.3%铝7.73%铁4.75%钙3.45%钠2.74%钾2.47%镁2.00%氢0.16%其他1.20%3.硅的存在自然界中的硅都以化合态存在阅读教材107----108页内容，了解单质硅在自然界的存在、物理性质和化学性质硅4.单质硅2、硅单质的性质晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。导电性介于导体和绝缘体之间，为半导体材料。同素异形体：有晶体硅和不定形硅两种。物理性质化学性质①常温下，性质稳定，除氟气、氢氟酸、氢氧化钠外，一般不反应。Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑（2）硅的化学性质②加热下，Si+O2=SiO2Si+2Cl2=SiCl4高温（3）、硅的制法取①制粗硅：SiO2+2C===Si+2CO↑氧化剂：SiO2得到电子发生还原反应高温还原剂：C失去电子发生氧化反应（粗硅）小资料：硅芯片、大规模集成电路及相应的计算机技术都需要有高纯度的硅才能实现，所以需要对粗硅进行提纯：②提纯：Si+2Cl2==SiCl4（粗硅）SiCl4+2H2==Si+4HCl（高纯硅）高温高温5、用途：晶体管、集成电路，还用于制造硅整流器和太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料信息技术等材料和人造卫星、登月车、火星探测器等动力设备新能源。硅太阳能电池硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心（4）硅的用途二、二氧化硅与光导纤维（SiO2）1、二氧化硅（SiO2）(1)二氧化硅存在结晶形（石英晶体）无定形——硅藻土{水晶玛瑙二氧化硅广泛存在于自然界中，沙子、石英的主要成分就是二氧化硅。二、二氧化硅与光导纤维（SiO2）（2）物理性质：沸点高、硬度大、不溶于水、不导电的晶体．讨论：已知二氧化硅是一种酸性氧化物，其中硅的化合价为＋4价，请你预测二氧化硅的化学性质。(1)属类：(2)价态：(3)特性SiO2为酸性氧化物SiO2中Si显+4价为最高价（1)具有酸性氧化物的通性2、二氧化硅的化学性质（2)具有弱氧化性高温SiO2+2C===Si+2CO↑（3)特性此反应常用于雕刻玻璃高温与碱性氧化物反应生成盐SiO2＋CaO==CaSiO3SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O与强碱反应生成盐和水SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O答：玻璃中的SiO2与NaOH反应生成有粘胶性的硅酸钠学以致用答：HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。（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?（1）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？错误。两性氧化物与酸、碱反应生成盐和水水晶制品总结SiO2CO2所属类型物理性质色态熔沸点硬度溶解性化学性质CO2+2NaOH=Na2CO3+Ｈ2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+Ｈ2O高温SiO2+Na2O==Na2SiO3坚硬难熔固体高大不溶于水无色气体低小溶于水CO2+Na2O==Na2CO3酸性氧化物酸性氧化物CO2+H2O==H2CO3不反应与水反应与碱反应与碱性氧化物反应SiO2+C==Si+2CO高温CO2+C==2CO高温氧化性光导纤维硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。酸性较弱，比碳酸的酸性还弱。一、硅酸(H2SiO3)干燥硅胶湿硅胶三、硅酸盐如何以SiO2为主要原料制取硅酸?SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2ONa2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl学以致用SiO2H2SiO3Na2SiO3Na2SiO3+H20+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl1、制备2、物理性质:白色，胶状，不溶于水的物质4、用途:可作干燥剂和催化剂的载体3、化学性质酸性比碳酸弱（2)不稳定性：H2SiO3==SiO2+2H2O△强酸制弱酸原理（酸性HClH2SiO3）（1)与强碱溶液反应：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O二、硅酸盐1、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称2、物理性质：硅酸盐种类很多，是一类结构复杂的固态物质，大多数难溶于水，化学性质很稳定。最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，K2SiO3最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液俗称为水玻璃、泡花碱，粘性很强，是一种矿物胶硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，可用作肥皂填料、木材防火剂等。硅酸钠（Na2SiO3）见《自主学习丛书》98页“知识梳理（4）硅酸钠”3.硅酸盐的表示方法：（见《自主学习丛书》98页“知识梳理”）①化学式法：适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3K2SiO3、②氧化物法：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数（系数不能是分数）。硅酸钠：Na2SiO3Na2O·SiO2硅酸钙：CaSiO3CaO·SiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4正长石：KAlSi3O8不能写成1/2K2O·1/2Al2O3·3SiO2，Al2O3·2SiO2·2H2OK2O·Al2O3·6SiO2玻璃普通玻璃:Na2O·CaO·6SiO21、主要原料：纯碱、石灰石和石英。3、反应原理：复杂的物理、化学变化2、生产过程：原料→按比例混合→熔化→成型Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高温高温粉碎强热添加剂4、玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO25、玻璃态物质玻璃没有固定的熔点。没有一定的熔点而在某一温度范围内逐渐软化的物质。（介于晶体与非晶体之间。）实例特性定义玻璃态物质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铅玻璃光学仪器玻璃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。6、几种常见的玻璃水泥以黏土和石灰石为主要原料（2）水泥原料：黏土、石灰石、石膏设备：水泥回转窑生产过程：原料→生料→熟料→成品条件：煅烧主要成份：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等磨细煅烧石膏粉水泥的性能：水泥具有水硬性。陶器瓷器（3）陶瓷原料：黏土条件：高温烧结生产过程：混合—成型—干燥—烧结—冷却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、生物陶瓷•４、超导陶瓷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