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无机非金属材料的主角----硅——硅和二氧化硅制作人：罗显坤班级：10级化学师范（2）班学号：20100519硅谷:思考:提及到“硅”,你能联想到哪些?美国新兴的高技术产业开发区,电子技术研究中心,计算机生产的重要基地,位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端.半导体:单晶硅是半导体器材的核心材料,硅半导体是集成电路的主要材料,估计在21世纪,硅仍然会占半导体材料的95%以上.☆1.存在以化合态的形式存在，硅的氧化物及其硅酸盐构成了地壳的绝大部分（岩石、沙子和土壤），占地壳质量的90%以上，“统治了地壳”地壳含量排名O,Si,Al,Fe2.结构晶体硅（结构类似于金刚石）无定形硅3.物理性质晶体硅是灰黑色、有金属光泽、熔点、沸点都很高，硬度大的固体。良好的半导体材料☆请同学们找出硅在元素周期表的位置？硅位于金属与非金属的过渡位置。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料写出硅的原子结构：3、化学性质+14284硅是第三周期第ⅣA族元素，是构成岩石和许多矿物的基本元素硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物.（1）常温下性质稳定•在常温下，硅的化学性质不活泼只与氟气、氢氟酸和强碱反应不与氧气、氯气、硫酸、硝酸等反应①Si+2F2=SiF4②Si+4HF=SiF4+2H2↑③Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑(2)加热时：与某些非金属反应Si+O2==SiO2Si+2Cl2===SiCl4高温Si+2H2===SiH4高温Si+4HNO3===SiO2+4NO2↑+2H2O△远古时期，人类就懂得怎样应用硅的氧化物和硅酸盐来做玻璃、陶瓷等。但是硅的单质直到18世纪上半叶才被化学家制备出来。为什么硅单质这么晚才出现在人类生活？硅单质的问世硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧化合的。所以在氧化氛围的地球上，硅以熔点高的氧化物和硅酸盐的形式存在。硅单质的制备硅单质的制备主要原材料——二氧化硅（水晶、石英以及沙石的主要成分）。硅单质的制备☆工业上制备：SiO2粗硅SiCl4Si+C+Cl2精馏+H2高温高温高温SiO2+2C====2CO+Si(含杂质的粗硅)Si+2Cl2====SiCl4生成的液态SiCl4经精馏、除硼、砷等，再用H2还原SiCl4+2H2====4HCl+Si(纯度高的多晶硅)高温高温高温制造集成电路、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。半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技术革命.（4）硅的用途计算机芯片硅的用途信息技术材料硅太阳能电池单晶硅电池硅的用途新型能源太阳能汽车天然SiO2结晶形无定形——硅藻土石英水晶玛瑙……二、二氧化硅（硅是亲氧元素）（1）SiO2存在返回玛瑙正四面体（2）晶体结构结构决定性质金刚石硅晶体SiO2四面体立体网状结构的晶体物理性质：化学性质：猜测性质硬度大，熔点高的固体不溶于水，纯净的SiO2晶体无色透明稳定性好，不活泼SiO2主要用途色态熔点沸点硬度用途、物理性质比较无色透明晶体或白色粉末高（1723℃）高（2230℃）大制备光纤、石英钟表、光学仪器、普通玻璃、装饰品等二氧化硅的化学性质（1）SiO2是H2SiO3的酸酐，具有酸性氧化物的通性SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaOCaSiO3高温（2）特性SiO2+4HF=SiF4+2H2O不活泼(1)装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞不能用磨砂玻璃塞。为什么?SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O想一想因为NaOH溶液会跟磨砂玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸钠会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。(2)用氢氟酸来雕刻玻璃，不能用玻璃仪器盛装氢氟酸。为什么?(2)用氢氟酸来雕刻玻璃，不能用玻璃仪器盛装氢氟酸。为什么?SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O因为氢氟酸会跟玻璃中的SiO2反应，生成四氟化硅。在玻璃表面涂上一层石蜡雕刻玻璃（1）在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸雕刻玻璃（2）洗掉酸并去掉石蜡雕刻玻璃（3）比较项目二氧化碳CO2二氧化硅SiO2物质分类与碱性氧化物反应与碱反应与水反应与酸反应高温SiO2+CaO===CaSiO3高温CO2+CaO===CaCO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+H2O=H2CO3不反应只与HF反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O酸性氧化物酸性氧化物（3）化学性质比较不反应二氧化硅化学性质1、化学稳定性：稳定性好，除氢氟酸外一般不与其它酸反应。2、属酸性氧化物，可与强碱反应、碱性氧化物反应。光学纤维胃镜（4）二氧化硅的用途一、硅酸(H2SiO3)H2SiO3是SiO2的对应水化物（SiO2是H2SiO3的酸酐）。它不溶于水，是一种白色粉末状的固体。思考：二氧化硅难溶于水，那么，如何制得硅酸呢？实验探究：向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸现象结论方程式Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶。1.H2SiO3的制法知识拓展：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Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3(胶体)+Na2SO4活动探究：已知硅酸是一种弱酸，请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，探索对比硅酸和碳酸的酸性强弱。方法一:方法二:把CO2通入Na2SiO3溶液中，观察发生的现象小结：2.硅酸的性质(1)硅酸是一种弱酸，酸性比H2CO3弱，不能使指示剂变色。Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓SiO32-+2H+==H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓SiO32-+H2O+CO2==CO32-+H2SiO3↓不溶、不稳定、弱酸（2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O（3）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解∆H2SiO3==H2O+SiO2CO2通入下例各溶液中，不可能产生沉淀的是（）A、氯化钙溶液B、石灰水C、饱和碳酸钠溶液D、硅酸钠溶液A讨论:3.硅酸与硅胶阅读P76硅胶是H2SiO3浓溶液——硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶变色硅胶,是将硅酸凝胶用CoCl2溶液浸泡，然后经干燥活化后制得的。(吸水前为淡蓝色,吸水后为粉红色)硅胶干燥剂硅胶常用作食品、药品的干燥剂，也常用作催化剂的载体硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般不溶于水，化学性质很稳定。1、硅酸钠（Na2SiO3）二、硅酸盐物理性质：白色晶体，能溶于水，是少数可溶性硅酸盐之一,它的水溶液俗称水玻璃、泡花碱。Na2SiO3有何化学特性？步骤放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论实验4-2着火不着火木材、纸张等易燃物品，用饱和Na2SiO3溶液浸泡后不易着火。硅酸钠的特性及用途：水玻璃是无色粘稠液体，是一种矿物胶。1.它可以用于制备硅胶;2.建筑工业上可用作粘合剂;3.用作耐火材料。思考：三硅酸镁被用来治疗胃酸过多的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸Mg2Si3O8·nH2O改写成氧化物的形式为：，它中和胃酸（HCl）的方程式：。2MgO·3SiO2·nH2O2MgO·3SiO2·nH2O+4HCl=2MgCl2+2H2O+3SiO2+nH2O阅读P77资料卡片活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水作业1.阅读“传统硅酸盐工业”的内容，了解制造“陶瓷、玻璃、水泥”主要原料、主要设备、反应条件、主要成分2.阅读“新型无机非金属材料”的相关知识介绍，了解现代科技对人类生活生产的意义。3.课本P80-81，1、2、3、74.作业本上完成P81第11题