新教材高中化学第五章化工生产中的重要非金属元素第3节无机非金属材料课件 人教版必修第二册 18页

学习目标 第三节 无机非金属材料 1.了解硅及二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用。 2.了解硅在半导体工业和二氧化硅在现代通信业的重要应用，传统的硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料在生产、生活中的重要应用。 3.体会组成材料的物质的性质与材料性能的密切关系，认识新材料的开发对人类生产、生活的重要影响，学会关注与化学有关的社会热点问题。 一、预习点拨： 1 、自然界中的硅都是化合态，在地壳中含量居第二位。 2 、硅有晶体硅和无定形硅两种，两者互为同素异形体。 3 、晶体硅是非金属单质，但是具有金属光泽。 4 、最早使用的半导体材料是 Ge, 现在使用的半导体材料是 Si 。 Si 是半导体， SiO 2 是绝缘体。 5 、 Si 用于制造太阳能电池， SiO 2 用于制造光导纤维。 7 、沙子、石英、水晶、玛瑙的主要成分就是 SiO 2 。 9 、硅酸（ H 2 SiO 3 ）是一种难溶于水，受热易分解，酸性比碳酸弱的弱酸。 10 、硅酸钠水溶液又称水玻璃、泡花碱，是一种粘合剂。 8 、单质硅与 SiO 2 的硬度大、熔沸点都很高， 结构和金刚石类似。 6 、 SiO 2 是由硅原子和氧原子构成的 。 最外层电子数都是 4 个 硅和碳一样 , 其原子既不易失去又不易得到电子。 结论：常温下硅的化学性质不活泼 。 硅、碳原子结构与化学性质的分析归纳： 硅的原子结构示意图 碳的原子结构示意图 化学性质 常温下： 性质稳定，除 氟气、氢氟酸、氢氧化 钠 外，一般不反应。 加热下： Si+O 2 == SiO 2 了解： Si+4HF = = SiF 4 ↑ +2H 2 ↑ 记忆： Si+2NaOH+H 2 O = = Na 2 SiO 3 +2H 2 ↑ Si+2Cl 2 ===SiCl 4 高温 二 硅的工业制法 制 粗硅 ： SiO 2 +2C ===Si + 2 CO ↑ 氧化剂： SiO 2 高温 还原剂： C 注意产物是 CO 转移电子为？ 制备高纯度的硅： Si+2Cl 2 ===SiCl 4 高温 SiCl 4 +2H 2 ===Si+4HCl 高温 二氧化硅与二氧化碳的比较 二氧化碳 CO 2 二氧化硅 SiO 2 物质分类 与碱性氧化物（ CaO ） 与 NaOH 反应 与水反应 均属于酸性氧化物 CaO ＋ SiO 2 CaSiO 3 高温 CO 2 ＋ 2NaOH ＝ Na 2 CO 3 +H 2 O CO 2 ＋ NaOH ＝ NaHCO 3 SiO 2 ＋ 2NaOH=Na 2 SiO 3 +H 2 O CO 2 ＋ H 2 O ＝ H 2 CO 3 不反应（重点） 不反应 SiO 2 +4HF==SiF 4 ↑ + 2H 2 O CO 2 ＋ CaO ＝ CaCO 3 高温 与酸不反应 2 、实验室盛放 NaOH 溶液的试剂瓶用橡皮塞 而不用玻璃塞 , 你知道是为什么吗 ? 3 、 SiO 2 是酸性氧化物，如何制取 H 2 SiO 3 ? 1 、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸 (HF) ？ 玻璃花雕刻工艺 ? SiO 2 +4HF==SiF 4 ↑ + 2H 2 O SiO 2 ＋ 2NaOH ==Na 2 SiO 3 +H 2 O 生成的硅酸钠是一种粘合剂易将瓶塞和瓶口粘结在一起。 Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2 ==H 2 SiO 3 ↓ +Na 2 CO 3 无机非金属材料 硅酸盐产品 陶瓷 水泥 玻璃 三、传统无机非金属材料 —— 硅酸盐产品 三种硅酸盐工业生产比较 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 ____________ _____________ ______ _____ 主要设备 ____________ ________ 陶瓷窑 生产条件 高温 石灰石、黏土 纯碱、石灰石 黏土 水泥回转窑 玻璃窑 和石英 a. 表示顺序为：活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水； b. 氧化物之间用 “ ● ” 隔开； c. 氧化物的系数若出现分数时应化为整数。 如 : 钾长石 (KAlSi 3 O 3 ) K 2 O ● Al 2 O 3 ● 6SiO 2 硅酸钠（ Na 2 SiO 3 ） Na 2 O ● SiO 2 钠长石（ NaAlSi 3 O 3 ) Na 2 O ● Al 2 O 3 ● 6SiO 2 硅酸盐组成的表示方法： ① 盐式法： ② 氧化物式法： CaSiO 3 CaO· SiO 2 玻璃 普通玻璃 : 以纯碱、石灰石和石英 (SiO 2 ) 为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。 ① 有关反应的化学方程式： Na 2 CO 3 +SiO 2 ==== Na 2 SiO 3 +CO 2 ↑ CaCO 3 +SiO 2 ==== CaSiO 3 +CO 2 ↑ ② 主要成分： Na 2 SiO 3 、 CaSiO 3 、 SiO 2 (Na 2 O•CaO•6SiO 2 ) 硅酸 ( H 2 SiO 3 ) 1 、制备: 如何制得硅酸？能用 SiO 2 与水反应制得吗？为什么？ 向饱和 Na 2 SiO 3 溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸 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 Na 2 SiO 3 溶液呈碱性，与酸反应生成了 H 2 SiO 3 Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 + 2NaCl Na 2 SiO 3 +H 2 O+CO 2 =H 2 SiO 3 +Na 2 CO 3 ①物理性质:白色,胶状, 不溶于水 ②化学性质:弱酸性， 酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色，能与碱反应生成盐和水 H 2 SiO 3 +2NaOH==2 H 2 O + Na 2 SiO 3 ③不稳定性 H 2 SiO 3 ===H 2 O+SiO 2 加热 2、硅酸的性质: 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，在自然界分布极广。硅酸盐是一类结构复杂的化合物，一般都不溶于水，化学性质很稳定。 硅酸钠（Na 2 SiO 3 ) Na 2 SiO 3 是白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃，是无色粘稠状液体，是一种矿物胶。常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。在空气中易变质 ： 2 、在多年使用的厨房里，久未更换的玻璃往往失去光泽，严重的还会形成白色斑点，这种现象化学上叫做“碱析”，产生碱析的化学方程式为 ___________________ 。 学以致用 1 、三硅酸镁被用来治疗胃酸过多引发的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁（ Mg 2 Si 3 O 8 · n H 2 O ）写成氧化物的形式为 。 2MgO.3SiO 2 . n H 2 O Na 2 SiO 3 +CO 2 +H 2 O=H 2 SiO 3 ↓ +Na 2 CO 3 硅元素 单质硅 Si + F 2 Si + HF Si + NaOH 加热能与某 些非金属单 质 (O 2 、 Cl 2 ) 反应 O 2 Na 2 SiO 3 、 CaSiO 3 二氧化硅是光导纤维 的主要原料，光导纤 维可用作通讯材料和 制造医用内窥镜等 硅可制造集成路、太阳能电池等；硅合金可用来制造变压器铁芯、耐酸设备等 只有化合态 SiO 2 硅酸盐 C 高温 HF 无游离态 常温不活泼