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1、1第第4章材料家族中的元素章材料家族中的元素第第1节节硅硅无机非金属材料第无机非金属材料第1课时课时1了解硅及了解硅及SiOSiO2 2的主要性质及这些性质在材料中的应用的主要性质及这些性质在材料中的应用,了解了解硅在半导体工业、硅在半导体工业、SiOSiO2 2在现代通讯业中的重要作用。在现代通讯业中的重要作用。123了解传统硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料在生产、了解传统硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料在生产、生活中的重要作用。生活中的重要作用。体会组成材料的物质与材料性能的密切关系体会组成材料的物质与材料性能的密切关系,认识新材料的认识新材料的开发对人类生产、生活的重要影响开发对人类
2、生产、生活的重要影响,学会关注与化学有关的学会关注与化学有关的社会热点问题。社会热点问题。硅硅存在：没有游离态，存在：没有游离态，只有化合态只有化合态。分布：自然界中分布分布：自然界中分布广泛，在地壳中居广泛，在地壳中居第第二位，仅次于氧二位，仅次于氧,是构是构成矿物和岩石的基本成矿物和岩石的基本元素。元素。3s23p228.0914Si硅硅2 8 4+14+62 4硅和碳一样硅和碳一样,最外层电子数都为最外层电子数都为4，其原子既不易，其原子既不易失去又不易得到电子失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物主要形成四价的化合物.1、请你画出C元素和Si元素的原子结构示意图C的原子结构zxxkw
3、Si的原子结构示意图2、C元素和Si元素在化合物中主要的化合价硅的物理性质单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅呈_色,有金属光泽,硬而脆,是良好的半导体材料。一、单质硅与半导体材料一、单质硅与半导体材料硅硅灰黑灰黑半导体材料特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。最早使用的半导体材料是锗,目前广泛使用的半导体材料是_。12硅的化学性质硅的化学性质不活泼,常温下不与_等发生反应,但在加热时研细的硅能在氧气中燃烧:_。3O O2 2、ClCl2 2、H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3Si+OSi+O2 2 SiOSiO2 2硅的用途硅可用来制造_、太阳能电池、硅整流器等。硅合金可用
4、来制造变压器铁芯,耐酸设备等。4集成电路集成电路硅的制备由于自然界中没有单质硅存在,因此我们使用的硅都是从硅的化合物中提取的。5制粗硅:_。SiOSiO2 2+2C Si+2CO+2C Si+2CO硅及其化合物的性质硅及其化合物的性质1 Si的还原性大于C,但C却能在高温下还原出Si。2非金属单质跟碱作用一般无H2放出,但Si能跟强碱溶液作用放出H2。化学方程式为Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2。3非金属单质一般不与非氧化性酸作用,但Si能与HF作用,化学方程式为Si+4HF SiF4+2H2。4SiO2是酸性氧化物,但它不溶于水,不能直接与水作用。制备H2SiO3可以利用以下
5、原理:SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O,2HCl+Na2SiO3 H2SiO3+2NaCl。5酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2能与HF作用。6无机酸一般易溶于水,但H2SiO3难溶于水。7H2CO3的酸性大于H2SiO3,所以有Na2SiO3+CO2+H2O H2SiO3+Na2CO3,但在高温下,反应:Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2也能发生。8非金属单质一般为非导体,但Si是半导体。【特别提醒】(1)硅属于非金属元素,但也具有一定的金属性,如可导电、具有金属光泽等。(2)导电性:硅石墨。光光导导纤纤维维光缆光缆二氧化硅广泛存在于自然界中,_、石英的主要成分为二
6、氧化硅。纯净的二氧化硅晶体呈无色,熔点高,硬度_,不溶于水,也不溶于其他一般的溶剂。沙子沙子二、二氧化硅与光导纤维二、二氧化硅与光导纤维二氧化硅的存在与物理性质1大大二氧化硅的化学性质2(1)酸性氧化物的通性二氧化硅在常温时可以与碱溶液缓慢反应:_;二氧化硅在高温下可与碱性氧化物反应:_。(2)特性二氧化硅在常温下与氢氟酸反应:_。SiOSiO2 2+2NaOH Na+2NaOH Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O OSiOSiO2 2+CaO CaSiO+CaO CaSiO3 3SiOSiO2 2+4HF SiF+4HF SiF4 4+2H+2H2 2O O(用于雕刻玻璃用于雕刻玻
7、璃)HF是唯一可以与是唯一可以与SiO2发生反应的酸发生反应的酸二氧化硅的用途二氧化硅可用于制作石英表中的压电材料和 _,光导纤维可用于通讯、能量传输、信息处理、遥测遥控、医疗器械等领域。3光导纤维光导纤维思考思考为什么二氧化硅和二氧化碳的物理性质有为什么二氧化硅和二氧化碳的物理性质有这么大的差别？这么大的差别？是结构上的不同是结构上的不同二氧化硅的晶体结构二氧化硅的晶体结构二氧化硅的晶体结构二氧化硅的晶体结构立体网状立体网状结构结构二氧化碳二氧化碳 二氧化硅二氧化硅 状态状态物理性质物理性质化化学学性性质质与酸与酸 用途用途二氧化硅与二氧化碳性质比较二氧化硅与二氧化碳性质比较与水反应与水反应
8、CO2+H2O=H2CO3不能不能与碱反应与碱反应 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O能能与碱性氧与碱性氧化物反应化物反应CO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3能能只能与只能与HF反应反应气态气态熔点低熔点低熔点高硬度大熔点高硬度大固态固态人工降雨，灭火等人工降雨，灭火等知识拓展知识拓展1.一个盛有NaOH的试剂瓶被瓶塞粘住，不能打开，瓶塞被粘住的原因是什么？因为玻璃中含有SiO2,，会与NaOH反应生成有粘合性的硅酸钠，使瓶塞打不开。实验室盛装实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞胶塞而不用玻璃塞 2.氢氟酸应如何保存？氢氟酸应如何保存？保
9、存在塑料瓶中3.为什么可以用玻璃瓶盛放氢氧化钠溶液?二氧化硅与氢氧化钠溶液反应后生成硅酸钠二氧化硅与氢氧化钠溶液反应后生成硅酸钠,生成的硅酸生成的硅酸盐覆盖在玻璃表面盐覆盖在玻璃表面,会阻碍反应的进行会阻碍反应的进行,故可用玻璃瓶盛放故可用玻璃瓶盛放氢氧化钠溶液。氢氧化钠溶液。课堂小结课堂小结1.1.硅位于元素周期表第硅位于元素周期表第AA族碳的下方族碳的下方,原子结原子结构图为构图为 既不易失去也不易得到电既不易失去也不易得到电子，主要形成四价化合物。子，主要形成四价化合物。2.二氧化硅二氧化硅（1 1）二氧化硅是正四面体的空间网状）二氧化硅是正四面体的空间网状结构结构。（2 2）二氧化硅的
10、）二氧化硅的物理物理性质：难溶于水，熔沸点高。性质：难溶于水，熔沸点高。（3 3）二氧化硅的）二氧化硅的化学化学性质：稳定，不活泼。性质：稳定，不活泼。同步练习同步练习2.下列物质中能与下列物质中能与SiO2起化学反应的是（起化学反应的是（）浓浓H2SO4H2O盐酸盐酸HF KOH溶液溶液氧氧化钙化钙A.B.C.D.1下列元素在自然界中没有游离态存在的是下列元素在自然界中没有游离态存在的是（）A 碳碳B 氧氧C硅硅D氮氮CC3.空气中久置而不会变质的是空气中久置而不会变质的是（）A烧碱烧碱 B过氧化钠过氧化钠 C二氧化硅二氧化硅 D硅硅C4.下列叙述中，正确的是（下列叙述中，正确的是（）A.自
11、然界中存在大量单质硅自然界中存在大量单质硅 B.石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅硅 C.二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱的二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸或碱的溶液生化学反应溶液生化学反应 D.自然界中二氧化硅都存在于石英矿中自然界中二氧化硅都存在于石英矿中B5.下列说法正确的是()A.SiO2、CO2都是酸性氧化物,都能与水反应生成对应的酸B.过量的CO2分别通入硅酸钠水溶液和石灰水中,都能得到白色沉淀C.二氧化硅能与碱溶液反应,故不能用玻璃瓶盛放碱性试剂D.氢氟酸能雕刻玻璃,故不能用玻璃瓶盛放氢氟酸D D6.下列有关硅及其化合物的叙述中,正确的是()A.二氧化硅的水溶液呈酸性B.实验室里熔化烧碱可用瓷坩埚C.硅是光导纤维的主要原料D.硅在高温下能与O2、Cl2反应D D7.下列说法中不正确的是()A AA.因SiO2不溶于水,故SiO2不是H2SiO3的酸酐B.CO2通入硅酸钠溶液中能得到硅酸沉淀C.SiO2是一种空间立体网状结构的晶体,熔点高、硬度大D.硅是太阳能电池板的重要原料