鲁科版化学必修1《硅、无机非金属材料》ppt名师优质课获奖市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,硅谷,silicon valley,“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一条长,48,公里，宽,16,公里,长条形地带上。因为它集中了全世界,90,以上著名,半导体企业，,而半导体基本元件是硅片。,第1页,化学,1,（必修）,第四章,第一节 硅 无机非金属材料,（第一课时）,第2页,第一节,硅 无机非金属材料,【教学目标】,1、掌握硅性质、用途。,2、掌握二氧化硅组成、性质和用途。,【教学重点】,硅和二氧化,硅,主要性质,、用途,。,第3页,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%,其它,1.20%,3.,硅存在,自然界中硅都以化合态存在,第4页,阅读教材,107-108,页内容，了解单质,硅在自然界存在、,物理性质和化学性质,硅,4.,单质硅,第5页,2,、硅单质性质,晶体硅是灰黑色、有金属光泽、,硬而脆固体。,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,第6页,化学性质,常温下，,性质稳定，除,氟气、氢氟酸、氢氧化钠,外，普通不反应。,Si+2F,2,=SiF,4,Si+4HF=,SiF,4,+2H,2,Si+2NaOH+H,2,O=,Na,2,SiO,3,+2H,2,（,2,）硅化学性质,加热下，,Si+O,2,=,SiO,2,Si+2Cl,2,=SiCl,4,高温,第7页,（3）、,硅制法,取,制粗硅：,SiO,2,+2C =Si+2CO,氧化剂：,SiO,2,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）,第8页,小资料：,硅芯片、大规模集成电路及对应计算机技术都需要有高纯度硅才能实现，所以需要对粗硅进行提纯,：,提 纯：,Si+2Cl,2,=SiCl,4,（粗硅）,SiCl,4,+2H,2,=Si+4HCl,（高纯硅）,高温,高温,第9页,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、微电子产品关键,（,4,）硅用途,第10页,二、二氧化硅与光导纤维（,SiO,2,）,1,、二氧化硅（,SiO,2,）,(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、石英主要成份就是二氧化硅,。,第11页,二、二氧化硅与光导纤维（,SiO,2,）,（2,）,物理性质：,沸点高、硬度大、不溶于水、不导电晶体,第12页,讨论：已知二氧化硅是一个酸性氧化物，其中硅化合价为4价，请你预测二氧化硅化学性质。,(1),属类：,(2),价态：,(3),特征,SiO,2,为酸性氧化物,SiO,2,中,Si,显,+4,价为最高价,第13页,（,1),含有酸性氧化物通性,2,、二氧化硅化学性质,（,2),含有弱氧化性,高温,SiO,2,+2C,=,Si+2CO,（,3),特征,此反应惯用于雕刻玻璃,高温,与碱性氧化物反应生成盐,SiO,2,CaO=CaSiO,3,SiO,2,4HF=SiF,4,2H,2,O,与强碱反应生成盐和水,SiO,2,2NaOH=Na,2,SiO,3,H,2,O,第14页,答：,玻璃中,SiO,2,与,NaOH,反应生成有粘胶性硅酸钠,学以致用,答：,HF,能腐蚀玻璃，所以，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。,（3）某同学依据,SiO,2,既可与碱反应,也能与,氢氟酸反应,推断,SiO,2,为两性氧化物。是否正确,?,（1）,为何在试验室中盛放,NaOH,溶液试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？,（2）,试验室为何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,第15页,水晶制品,第16页,总 结,SiO,2,CO,2,所属类型,物理性质,色 态,熔沸点,硬 度,溶解性,化学性质,CO,2,+2NaOH,=Na,2,CO,3,+,2,O,SiO,2,+2NaOH,=Na,2,SiO,3,+,2,O,高温,SiO,2,+Na,2,O=Na,2,SiO,3,坚硬难熔固体,高,大,不溶于水,无色气体,低,小,溶于水,CO,2,+Na,2,O=Na,2,CO,3,酸性氧化物,酸性氧化物,CO,2,+H,2,O=H,2,CO,3,不反应,与水反应,与碱反应,与碱性氧化物反应,SiO,2,+C=Si+2CO,高温,CO,2,+C=2CO,高温,氧化性,第17页,光导纤维,第18页,硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。,酸性较弱，比碳酸酸性还弱。,一,、,硅酸,(H,2,SiO,3,),干燥硅胶,湿硅胶,三、硅酸盐,第19页,怎样以,SiO,2,为主要原料制取硅酸,?,SiO,2,2NaOH=Na,2,SiO,3,H,2,O,Na,2,SiO,3,+2HCl=H,2,SiO,3,+2NaCl,学以致用,SiO,2,H,2,SiO,3,Na,2,SiO,3,Na,2,SiO,3,+H,2,0+CO,2,=H,2,SiO,3,+Na,2,CO,3,第20页,Na,2,SiO,3,+2HCl=H,2,SiO,3,+2NaCl,1,、制备,2,、物理性质,:,白色，胶状，,不溶于,水物质,4,、用途:,可作干燥剂和催化剂载体,3,、化学性质,酸性比碳酸弱,（,2),不稳定性：,H,2,SiO,3,=SiO,2,+2H,2,O,强酸制弱酸原理（酸性,HClH,2,SiO,3,）,（,1),与强碱溶液反应：,H,2,SiO,3,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+2H,2,O,第21页,二、硅酸盐,1,、定义：,硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成化合物总称,2,、物理性质：,硅酸盐种类很多，是一类结构复杂固态物质，,大多数难溶于水，化学性质很稳定。,最常见可溶性硅酸盐是,Na,2,SiO,3,，,K,2,SiO,3,第22页,最简单硅酸盐是硅酸钠,（,Na,2,SiO,3,），,其水溶液俗称为,水玻璃,、,泡花碱,，粘性很强，,是一个矿物胶,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,（,Na,2,SiO,3,）,见,自主学习丛书,98,页“知识梳理（,4,）硅酸钠”,第23页,3.,硅酸盐表示方法：,（见,自主学习丛书,98,页“知识梳理”）,化学式法：,适合用于简单硅酸盐如：,Na,2,SiO,3,K,2,SiO,3,、,氧化物法：,活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。氧化物前系数配置标准：除氧元素外，其它元素按配置前后原子个数守恒标准配置系数（系数不能是分数）。,硅酸钠：,Na,2,SiO,3,Na,2,OSiO,2,硅酸钙：,CaSiO,3,CaOSiO,2,高岭石：,Al,2,(Si,2,O,5,)(OH),4,正长石：,KAlSi,3,O,8,不能写成,1/2,K,2,O 1/2Al,2,O,3,3SiO,2,，,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O,K,2,OAl,2,O,3,6SiO,2,第24页,玻璃,普通玻璃,:Na,2,OCaO6SiO,2,第25页,1,、,主要原料：,纯碱、石灰石和石英。,3,、,反应原理,：复杂物理、化学改变,2,、,生产过程,：原料,按百分比混合,熔化 成型,Na,2,CO,3,+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+CO,2,CaCO,3,+SiO,2,=CaSiO,3,+CO,2,高温,高温,粉碎,强热,添加剂,第26页,4,、玻璃主要成份：,Na,2,SiO,3,、,CaSiO,3,、,SiO,2,5,、玻璃态物质,玻璃,没有固定熔点。,没有一定熔点而在某一温度范围内逐步软化物质。（介于晶体与非晶体之间。）,实例,特征,定义,玻璃态物质,第27页,几个常见玻璃介绍,普通玻璃,因混有铁化合物显浅绿色,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”。比头发丝还细一对光导纤维上同时传送,3,万门电话且中继距离长达,2050Km,，保密性能好。,在原料里加入一些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃展现出特征颜色。,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,46,倍，不易破碎。,6,、几个常见玻璃,第28页,水泥,以黏土和石灰石为主要原料,第29页,（,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,水泥性能：,水泥含有水硬性。,第30页,陶器,第31页,瓷器,第32页,（,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,第33页,描述景德镇陶瓷有这么一句话,:,薄如纸,声如磬,色如玉,.,第34页,产品,主要原料,主要设备,反应条件,主要成份,水泥,粘土、石灰石、石膏,水泥回转窑,高温,硅酸三钙：,3CaOSiO,2,硅酸二钙：,2CaOSiO,2,铝酸三钙：,CaOAl,2,O,3,玻璃,纯碱、石灰石、石英,玻璃窑,高温,Na,2,SiO,3,、,CaSiO,3,、,SiO,2,硅酸盐产品介绍,第35页,新型,无机非金属材料优点：,1,、能承受高温，强度高,2,、含有电学特征,3,、含有光学特征,4,、含有生物功效,第36页,玻璃刀,玻璃刀轮片,红宝石为轴雷达表,人造金刚石锯片,第37页,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,第38页,79,科学视野：新型陶瓷,、高温结构陶瓷,、压电陶瓷,、生物陶瓷,、超导陶瓷,第39页,航天飞机,高温结构陶瓷应用,资料,:,两年半前，正是因为塑料泡沫部件在发射时撞坏了一片防热瓦，造成美国“哥伦比亚”号返航时在空中解体。,第40页,高温结构陶瓷之所以在航天事业上有如此优异表现,因为它含有,耐高温、耐氧化、超强、超硬,等优点，它能够在各种恶劣环境下使用，同时，也是制造汽车发动机，喷气发动机理想材料，能够大大提升能源利用率，能够使汽车跑得更加快，飞机飞得更高。,高温结构陶瓷应用,第41页,超导陶瓷：,所谓超导现象就是金属电阻随温度升高而增大，当金属温度降低时，它电阻减小,当温度降到,-269,（液氮温度，为,4K,）左右时，水银电阻变为零，这种现象叫超导现象,我国研制超导陶瓷临界温度为,77K,，处于世界领先水平。,第42页,超导陶瓷,第43页,生物陶瓷,这种陶瓷强度大,韧性好,与人体亲和力好，当前它是人体骨骼和牙齿主要移植材料。,在这一领域我国处于世界领先水平。,第44页,压电陶瓷,利用陶瓷，还可实现各种功效交换。如安放在打火机中压电陶瓷，一经敲打即刻产生一个电火花，将机械能转变成电能。,第45页,材料是社会发展和人类进步一个标志,材料科学和工程是人类科技文明生活和工农业生产推进器，新材料发觉和它广泛应用经常会带来,社会生产变革和新兴产业,出现,比如硅出现就引发了当代信息产业一场革命,第46页,材料是社会发展和人类进步一个标志,材料科学和工程是人类科技文明生活和工农业生产推进器，新材料发觉和它广泛应用经常会带来,社会生产变革和新兴产业,出现,比如硅出现就引发了当代信息产业一场革命,第47页,