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1、第 四 章 非 金 屬 及 其 化 合 物第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角硅 Si元 素 在 地 殼 中 的 含 量 排 在 第 幾 位 ？你 知 道 嗎 ？ 知 識 窗 硅 在 地 殼 上 的 含 量 僅 次 于氧 ， 硅 的 氧 化 物 及 硅 酸 鹽 構(gòu) 成了 地 殼 中 大 部 分 的 巖 石 、 沙 子和 土 壤 約 占 地 殼 的 90 以 上 錦 繡 中 華 Si最 外 層 電 子 數(shù) 是 4， 碳 也 是 。思 考 2： 碳 、 硅 原 子 主 要 顯 幾 價(jià) ？碳 和 硅 都 是 親 氧 元 素 但 是 硅 的 親 氧 能 力 更 強(qiáng) 。 因 此 碳 和 硅 在 自然 界 中 存
2、在 形 式 有 所 不 同 。思 考 1： 硅 原 子 最 外 層 電 子 數(shù) 是 多 少 ？ 我 們 很 熟 悉 的哪 種 元 素 最 外 層 電 子 數(shù) 與 它 相 同 ？+14 2 8 4 一 、 硅 單 質(zhì)1、 存 在 ：2、 物 理 性 質(zhì) ：導(dǎo) 電 性 介 于 導(dǎo) 體 和 絕 緣 體 之 間 。在 自 然 界 中 ， 沒 有 游 離 態(tài) 的 硅 ， 只 有化 合 態(tài) 的 硅 。 單 質(zhì) 硅 有 晶 體 硅 和 無 定形 硅 兩 種 。晶 體 硅 的 結(jié) 構(gòu) 類 似 于 金 剛 石 ， 熔 點(diǎn)(1410 )和 沸 點(diǎn) 都 很 高 ， 硬 度 大 。 3、 化 學(xué) 性 質(zhì) ： 在 常
3、溫 下 ， 硅 的 化 學(xué) 性 質(zhì) 可 歸 納 為 “ 親 氟 親 堿 ”即 常 溫 下 可 以 和 F2、 HF、 NaOH溶 液 反 應(yīng) ， 但 與O2、 Cl2、 H2SO4、 HNO3都 不 反 應(yīng) ， 所 以 常 溫 下硅 單 質(zhì) 的 化 學(xué) 性 質(zhì) 不 活 潑Si + O 2 = SiO2Si + 2Cl2 = SiCl4Si+2F2 = SiF4Si+4HF = SiF4 + 2 H2Si+2NaOH+H2O = NaSiO3+ 2H2常 溫 下加 熱 時(shí) 4、 制 法 SiO2 + 2C = Si + 2CO高 溫硅 單 質(zhì) 5.用 途 晶 體 硅 的 導(dǎo) 電 性 介 于 導(dǎo)
4、體 和 半 導(dǎo) 體 之 間 ,是良 好 的 半 導(dǎo) 體 材 料 ,硅 是 信 息 技 術(shù) 的 關(guān) 鍵 材 料硅 太 陽 能 電 池 電 腦 的 中 央 處 理 器 （ CPU） 硅 的 用 途 非 常 廣 泛 ， 可 用 來 制 造 集 成 電 路 、晶 體 管 、 硅 整 流 器 等 半 導(dǎo) 體 器 件 ， 還 可 以 制太 陽 能 電 池 ， 制 鋁 合 金 、 鐵 合 金 等 多 種 合 金 。硅芯片 Si 晶 體 結(jié) 構(gòu) 晶 體 硅 、 無 定 形空 間 構(gòu) 型 ： 正 四 面 體物 理 性 質(zhì) 色 ： 金 屬 光 澤態(tài) ： 灰 黑 色 固 體熔 點(diǎn) ： 高 （ 1410 ） 硬 度
5、： 大 質(zhì) 脆化 學(xué) 性 質(zhì) 常 溫 下 不 活 潑 ， 與 HCL、 H SO 、HNO 都 不 反 應(yīng)常 溫 下 只 能 與 、 溶 液 反 應(yīng)高 溫 下 可 發(fā) 生 一 些 列 反 應(yīng) i C SiCSi O2 SiO2Si 2Cl2 SiCl4用 途 ： 半 導(dǎo) 體 材 料 、 光 電 池 材 料 、 信 息 技 術(shù) 材 料小結(jié) 二氧化硅(SiO2)硅石硅礦山二 、 二 氧 化 硅 和 硅 酸 二 氧 化 硅 的 存 在硅 石 (天 然 ) 結(jié) 晶 形無 定 形二 、 二 氧 化 硅 結(jié) 晶 的 SiO2 水 晶瑪 瑙 無 色 透 明具 有 彩 色 環(huán) 帶 狀或 層 狀 的 SiO二
6、氧 化 硅 的 結(jié) 構(gòu) . SiO2原 子 晶 體 SiOSiO2是 正 四 面 體 的 空 間 網(wǎng) 狀 結(jié) 構(gòu) ，因 此 性 質(zhì) 很 穩(wěn) 定 二 氧 化 硅 的 化 學(xué) 性 質(zhì)活 動 與 探 究 ： 二 氧 化 硅 化 學(xué) 性 質(zhì) 穩(wěn) 定 ，能 否 與 HCl、 H2S04、 HN03 、 HF 發(fā) 生 反 應(yīng) ？結(jié) 論 ： vSiO2 + 4H F SiF4 + 2H 2O快 樂 體 驗(yàn) ：試 一 試 怎 樣 能 在 玻 璃 上 雕 刻 花 紋 （ 玻 璃 的 主 要 成 分 是不 與 其 他 酸 反 應(yīng) 可 以 與 氫 氟 酸 反 應(yīng)， 放 出 氣 體 設(shè) 問 ： CO2和 SiO2作
7、為 酸 性 氧 化 物 能 與哪 些 物 質(zhì) 反 應(yīng) ？2、 與 堿 反 應(yīng)1、 與 堿 性 氧 化 物 反 應(yīng)SiO2 CaO CaSiO3高 溫SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O實(shí) 驗(yàn) 室 盛 放 堿 液 的 試 劑 瓶 用 橡 膠 塞而 不 用 玻 璃 塞 ， 你 知 道 為 什 么 嗎 ？思 考 3、 SiO2與 其 他 物 質(zhì) 的 反 應(yīng) = 高 溫高 溫高 溫 二 氧 化 碳 二 氧 化 硅 狀 態(tài)物 理 性 質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 與 水與 堿與 堿性 氧化 物與 酸 用 途 CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO 2+
8、CaO=CaCO3 不 反 應(yīng) = 固 態(tài)熔 沸 點(diǎn) 低氣 態(tài) 熔 沸 點(diǎn) 高 、 硬 度 大人 工 降 雨 ， 滅 火 等 裝 飾 、 石 英 坩 堝 、 光 纖 等 二 氧 化 碳 和 二 氧 化 硅 的 物 理 化 學(xué) 性 質(zhì) 及 用 途 比 較高 溫 二 氧 化 硅 的 用 途由 于 SiO2具 有 優(yōu) 良 的 物 理 化 學(xué) 性 能 加 上 SiO2在 自 然 界 的 廣 泛 存 在 ， 因 此 從 古 到 今 都 被 人類 廣 泛 地 應(yīng) 用 。 光學(xué)纖維胃鏡 石 英 制 品 水 晶 石 英 、 瑪 瑙 二 氧 化 硅 用 來 制 光 導(dǎo) 纖 維 光 導(dǎo) 纖 維 就 是 比 頭 發(fā)
9、 絲 還 細(xì) 的 、 能 傳 導(dǎo) 光 信 號 的 玻 璃 絲 。制 造 光 導(dǎo) 纖 維 的 材 料 就 是 二 氧 化 硅 。 光 導(dǎo) 纖 維 主 要 用 于通 訊 、 傳 感 、 測 量 等 ， 光 纖 通 訊 的 優(yōu) 點(diǎn) 就 是 通 信 容 量 大 ，一 對 光 纖 上 可 同 時(shí) 傳 送 3萬 門 電 話 。 1、 實(shí) 驗(yàn) 室 盛 裝 NaOH溶 液 的 試 劑 瓶 為 什 么用 橡 膠 塞 而 不 用 玻 璃 塞 ？ NaOH 溶 液 能 與 玻 璃 中 的 SiO2反 應(yīng) 生 成 Na 2SiO3， 使 瓶 塞 部 分 粘 結(jié) 而 無 法 打 開 。 因 此 盛 裝NaOH 溶 液 的 試 劑 瓶 不 能 用 玻 璃 塞 而 要 用 橡 膠 塞 。 = 圖 4-6 實(shí) 驗(yàn) 室 盛 放NaOH溶 液 的 試 劑 瓶 3、 某 同 學(xué) 根 據(jù) 氫 氟酸 反 應(yīng) ,推 斷2、 實(shí) 驗(yàn) 室 為 什 么 不 用 玻 璃 瓶 盛 裝 氫 氟 酸 ？ H F能 腐 蝕 玻 璃 ， 因 此 ， 盛 裝 氫 氟 酸 不 能 用玻 璃 試 劑 瓶 而 要 用 塑 料 瓶 。 不 正 確 。 因 為 二 氧 化 硅 只 跟 氫 氟 酸 反 應(yīng) ， 不 跟其 它 酸 反 應(yīng) ， 而 是 屬 于 酸 性 氧 化 物 。
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