zr無機非金屬材料的主角硅谷siliconvalley

美國的硅谷——“斯坦福科研工業區”是美國電子和計算機工業中心，位于美國西海岸加利福尼亞州北部舊金山南郊.由于它集中了全世界９0％以上的著名半導體公司，而半導體的基本元件是硅片，所以該地區被稱為“硅谷”。zr無機非金屬材料的主角第四章非金屬及其化合物第一節無機非金屬材料的主角——硅zr無機非金屬材料的主角

在地殼中的含量僅次于

，居第二位，占26.3%。自然界中它容易與＿＿化合，是一種親＿＿元素。

氧氧氧1.硅的存在你知道嗎？zr無機非金屬材料的主角

通過下列圖片你能總結歸納出硅元素在自然界中的存在嗎？觀察與思考

硅的氧化物及硅酸鹽夠成了地殼大部分的巖石、沙子和土壤，約占地殼質量的90%以上。硅是巖石和許多礦物的基本元素。zr無機非金屬材料的主角zr無機非金屬材料的主角碳硅原子結構示意圖主要化合價主要存在形式氧化物硅酸鹽石灰巖碳酸鹽碳的氧化物+4+2+42.碳和硅元素的比較+624+14284碳和硅既不易失電子，又不易得電子，主要形成四價的化合物。都是親氧元素，但是硅的親氧能力更強，*硅無游離態單質狀態。zr無機非金屬材料的主角結晶形（石英晶體）無定形——硅藻土瑪瑙天然的SiO2硅石約占地殼的（12%）1.二氧化硅（SiO2）存在：水晶一、二氧化硅和硅酸zr無機非金屬材料的主角SiO2的網狀結構決定了

它優良的物理和化學性質結構:正四面體，空間網狀結構硅氧原子比例：1:2沒有SiO2分子存在只存在硅氧原子OSi1.二氧化硅（SiO2）zr無機非金屬材料的主角物質SiO2CO2狀態（常溫）氣體熔點-56.6℃沸點-78.5℃溶解性1：1硬度固體1610℃2230℃不溶大1.二氧化硅（SiO2）物理性質：zr無機非金屬材料的主角石英研缽光導纖維坩堝水晶1.二氧化硅（SiO2）用途:主要用作裝飾、石英坩堝、光纖zr無機非金屬材料的主角現代通信用光纜光學纖維胃鏡用光導纖維做無開刀手術光導纖維手術頭燈1.二氧化硅（SiO2）用途:主要用作裝飾、石英坩堝、光纖zr無機非金屬材料的主角二氧化碳二氧化硅狀態物理性質化學性質與水反應與堿反應與堿性氧化物反應與酸反應用途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3熔點低氣態——人工降雨，滅火等回憶二氧化碳的性質zr無機非金屬材料的主角SiO2

＋2NaOH====Na2SiO3

＋H2O

實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有SiO2）化學性質:①酸性氧化物1.二氧化硅（SiO2）SiO2+CaO===CaSiO3

與堿性氧化物生成鹽高溫與堿性氧化物反應生成鹽zr無機非金屬材料的主角（此反應常用于刻蝕玻璃）實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？②特性SiO2＋4HF====SiF4↑＋2H2O

化學性質:1.二氧化硅（SiO2）SiO2既可與堿反應,也能與氫氟酸反應,是兩性氧化物?二氧化硅只跟氫氟酸反應，不跟其它酸反應，所以只屬于酸性氧化物。zr無機非金屬材料的主角④難溶于水、不能與水反應③弱氧化性工業上用此反應制備粗硅，這就是“從沙灘到用戶”！化學性質:1.二氧化硅（SiO2）高溫電爐⑤與某些鹽反應SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑此兩個反應用于工業制玻璃SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑

高溫高溫zr無機非金屬材料的主角二氧化碳二氧化硅狀態物理性質化學性質與水反應與堿反應與堿性氧化物反應與酸反應用途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2OSiO2+CaO=CaSiO3固態熔點低氣態熔點高、硬度大——

SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O人工降雨，滅火等

裝飾、石英坩堝、光纖回憶二氧化碳的性質高溫zr無機非金屬材料的主角二氧化碳二氧化硅弱氧化性與碳酸鈉等反應高溫

SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑高溫高溫CO2+C=2CO高溫SiO2+2C=Si+2CO↑CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3

CO2+H2O+CaCO3

=Ca（HCO3）2zr無機非金屬材料的主角現象結論反應式

滴入酚酞溶液顯紅色，再滴入鹽酸紅色消失，并有透明膠狀物質生成Na2SiO3溶液呈堿性，Na2SiO3與酸反應生成了透明的硅酸凝膠Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl2.硅酸(H2SiO3)1、制備:可溶性硅酸鹽（如Na2SiO3）與酸反應

SiO32-+2H+==H2SiO3↓硅酸凝膠干燥脫水后形成——硅膠：多孔吸附水能力強可用來作吸潮干燥劑、催化劑，或用作其他催化劑的載體。zr無機非金屬材料的主角

生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。常常用作干燥劑。也可用作催化劑的載體。用途：可作干燥劑和催化劑載體zr無機非金屬材料的主角把二氧化碳通入到Na2SiO3溶液中,會有什么現象？Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3

↓+Na2CO3結論：硅酸是一種比碳酸酸性還弱酸，溶解度小。把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，會有什么現象？現象結論方程式滴入硫酸有硅酸凝膠產生硅酸難溶于水（白色膠狀沉淀）Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO42.硅酸(H2SiO3)??zr無機非金屬材料的主角物理性質:白色,膠狀,不溶于水化學性質:①弱酸性酸性比碳酸弱.

H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3②不穩定性H2SiO3===H2O+SiO2加熱2.硅酸(H2SiO3)zr無機非金屬材料的主角二、硅酸鹽定義：是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱性質：硅酸鹽種類很多，大多數難溶于水，最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，K2SiO3表示方法：化學式法：適用于簡單的硅酸鹽如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。氧化物法：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。zr無機非金屬材料的主角硅酸鹽氧化物組成的書寫規律：1.各元素寫成相應的氧化物，元素的價態保持不變。2.順序按先金屬后非金屬,金屬元素中按金屬活動順序表依次排列，中間用“?”間隔。3.注意改寫后應與原來化學式中的原子個數比不變。zr無機非金屬材料的主角例如：Na2SiO3:Al2(Si2O5)(OH)4：Ca(Al2Si3O10)·3H2O：鈣沸石正長石高嶺石CaO·Al2O3·3SiO2·3H2OK2O·Al2O3·6SiO2活潑金屬氧化物＋較活潑金屬氧化物＋二氧化硅＋水Na2O·SiO2Al2O3·2SiO2·2H2OKAlSi3O8：（2）氧化物法：zr無機非金屬材料的主角1、硅酸鈉（Na2SiO3）——最簡單的硅酸鹽是白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿，是一種無色粘稠的液體，是一種礦物膠，黏性很強，可以作黏膠劑放入蒸餾水放入硅酸鈉飽和溶液現象結論水分蒸發后燃燒水分蒸干后不燃燒硅酸鈉能防火水不能防火物理性質：化學性質：①熱穩定性好，不燃燒[實驗4-2]zr無機非金屬材料的主角問一問硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現什么現象？為什么？硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現白色渾濁。因為發生下列反應：Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓③與鹽反應②與酸反應Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3↓+2NaCl化學性質：zr無機非金屬材料的主角硅酸鈉的用途：1.水溶液有粘性，做粘合劑。2.作防火劑。3.做肥皂填充劑。硅酸鈉的性質：相對穩定，不能燃燒，不易腐蝕，水溶液呈堿性。熱穩定性好。zr無機非金屬材料的主角看一看你能指出常見的硅酸鹽產品有哪些嗎

zr無機非金屬材料的主角水泥和玻璃zr無機非金屬材料的主角（1）玻璃：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(Na2O?CaO?6SiO2)2.硅酸鹽工業原料：純堿、石灰石、石英設備：玻璃窯條件：高溫熔融主要反應：主要成份：硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅高溫SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2

SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2

高溫zr無機非金屬材料的主角石膏的作用是調節水泥硬化速度。（2）水泥：2.硅酸鹽工業原料：黏土、石灰石、石膏設備：水泥回轉窯條件：煅燒主要成份：硅酸三鈣：3CaO·SiO2硅酸二鈣：2CaO·SiO2鋁酸三鈣：CaO·Al2O3zr無機非金屬材料的主角（3）傳統硅酸鹽陶瓷：傳統硅酸鹽陶瓷是以黏土為原料，經高溫燒結而成。2.硅酸鹽工業描述景德鎮的陶瓷:薄如紙,聲如磬,色如玉.zr無機非金屬材料的主角透明陶瓷高壓鈉燈管生物陶瓷人造骨新型無機非金屬材料之一：高溫結構陶瓷、壓電陶瓷新型陶瓷透明陶瓷、超導陶瓷等zr無機非金屬材料的主角航天飛機高溫結構陶瓷的應用資料:兩年半前，正是由于塑料泡沫部件在發射時撞壞了一片防熱瓦，導致美國的“哥倫比亞”號返航時在空中解體。zr無機非金屬材料的主角壓電陶瓷利用陶瓷，還可實現多種功能互換。如安放在打火機中的壓電陶瓷，一經敲打即刻產生一個電火花，將機械能轉變成電能。

超導陶瓷：所謂超導現象就是金屬的電阻隨溫度的升高而增大，當金屬的溫度降低時，它的電阻減小,當溫度降到-269℃（液氮溫度，為4K）左右時，水銀的電阻變為零，這種現象叫超導現象．我國研制的超導陶瓷的臨界溫度為77K，處于世界領先水平。zr無機非金屬材料的主角金剛砂硅鋼硅橡膠具有特殊功能的含硅物質：分子篩zr無機非金屬材料的主角3、具有特殊功能的含硅物質：①.碳化硅（SiC俗稱金剛砂），具有金剛石的結構。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。②.硅鋼（鐵合金）導磁性良好，用作變壓器鐵芯。zr無機非金屬材料的主角③硅橡膠(最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠)④分子篩（具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽。）

④分子篩zr無機非金屬材料的主角硅酸鹽礦石長期受到空氣中的二氧化碳和水的侵蝕后,逐漸風化分解,生成的可溶物質隨雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤膠體，因其表面巨大且一般帶負電，能吸收NH4+，K等營養離子，從而具有保肥能力。硅酸鹽是如何具有保肥能力的？思考zr無機非金屬材料的主角三、硅單質(晶體硅是良好的半導體材料)zr無機非金屬材料的主角1.硅的存在和狀態：(1)在自然界中硅元素只有化合態，無游離態；(2)與碳相似，單質硅也有晶體硅和無定形硅。2.物理性質：（1）灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體（2）熔、沸點高、硬度大（3）晶體硅是良好的半導體zr無機非金屬材料的主角3.化學性質：在常溫下,硅的化學性質不活潑,除氟氣、氫氟酸和強堿外,硅不跟其他物質,如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等起反應。②在高溫條件下，單質硅能與O2和Cl2等非金屬單質反應。①常溫下化學性質不活潑，只能跟F2、HF和NaOH溶液反應。Si＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑Si＋O2SiO2zr無機非金屬材料的主角（1）SiO2+2C==Si+2CO↑（粗硅）若C過量：

SiO2+3C==SiC+2CO↑（2）Si+2Cl2==SiCl4（3）SiCl4+2H2==Si+4HCl（高純硅）4、硅的制備高溫高溫高溫高溫氧化劑、還原劑質量比：1/20－4＋2碳化硅（俗名：金剛砂）課本P78zr無機非金屬材料的主角硅芯片是各種計算機、微電子產品的核心硅太陽能電池5、用途：太陽能電池(太陽能——電能）計算機芯片半導體材料、信息技術等材料和人造衛星、登月車、火星探測器等動力設備新能源。zr無機非金屬材料的主角一、SiO2和H2SiO3SiO2——酸性氧化物可以與HF反應H2SiO3——比碳酸還弱的酸三、單質硅結構與金剛石的相似二、硅酸鹽工業zr無機非金屬材料的主角1.下列關于硅的說法不正確的是()A．硅是非金屬元素，它的單質是灰黑色是具有金屬光澤的固體B．硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導體材料C．硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質反應D．加熱到一定溫度時硅能與Cl2、O2等非金屬反應Czr無機非金屬材料的主角2.(2012