《含硅礦物與信息材料 》課件2：課件三（38張PPT）

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歡迎進入化學課堂 石器 燧石取火 硅酸鹽 水泥 玻璃 陶瓷 二氧化硅 光導纖維 單晶硅 集成電路 傳統(tǒng)材料 人類文明發(fā)展史 新型材料 信息材料 了解硅在自然界的存在形式 了解硅及其化合物的應用與人類文明發(fā)展的密切關(guān)系 知道二氧化硅的物理性質(zhì)和化學性質(zhì) 了解二氧化硅制品在高科技信息產(chǎn)業(yè)中的應用 認識單晶硅的使用給現(xiàn)代人類文明進程所帶來的重大影響 激發(fā)學生研究 發(fā)現(xiàn)新材料的意識 一 學習目標 硅酸鹽礦物與硅酸鹽產(chǎn)品1課時二氧化硅與信息材料1課時 二 課時建議 一 硅酸鹽礦物與硅酸鹽產(chǎn)品 1 硅酸鹽 1 硅酸鹽的表示 活潑金屬氧化物 較活潑金屬氧化物 SiO2 H2O 2 將滑石 Mg3 Si4O10 OH 2 改寫為氧化物形式 3MgO 4SiO2 H2O 1 將硅酸鈉 Na2SiO3 改寫為氧化物形式 將鈉長石 NaAlSi3O8 改寫為氧化物形式 Na2O SiO2 Na2O Al2O3 6SiO2 2 硅酸鈉 Na2SiO3 的應用 硅酸鈉的水溶液俗稱水玻璃 常用作黏合劑 防腐劑和耐火材料 制備硅酸 欲證明CH3COOH H2CO3 H2SiO3的酸性強弱 右圖裝置A B C中分別應放入何種試劑 產(chǎn)生何種現(xiàn)象可以證明其酸性順序 寫出反應的離子方程式 1949 1998年我國水泥產(chǎn)量示意圖 2 硅酸鹽產(chǎn)品 陶瓷 china 磚瓦 玻璃 水泥 生產(chǎn) 生活 化工生產(chǎn) 電子工業(yè) 原子能工業(yè) 宇航事業(yè) 水泥 粘土石灰石石膏 水硬性 水泥回轉(zhuǎn)窯 3CaO SiO22CaO SiO23CaO Al2O3 水泥沙漿混凝土鋼筋混凝土 玻璃 純堿石灰石石英 玻璃窯 Na2SiO3CaSiO3SiO2 化學分析常用到篩分混合物的 篩子 如濾紙就是一種篩分固體和液體的 篩子 許多硅酸鹽具有多孔的結(jié)構(gòu) 孔的大小與一般分子的大小相當 而且組成不同的硅酸鹽的孔徑不相同 因此 這些硅酸鹽具有篩分分子的作用 人們把它們稱為分子篩 molecularsieve 組成為Na2O A12O3 2SiO2 nH2O的鋁硅酸鹽中有許多籠狀空穴和通道 這種結(jié)構(gòu)使它很容易可逆地吸收或失去水及其他小分子 如二氧化碳 氨 甲醇 乙醇等 但它不吸收那些大得不能進入空穴的分子 分子篩常用于分離 提純氣體或液體混合物 還可作干燥劑 離子交換劑 催化劑及催化劑栽體等 分子篩 二 二氧化硅與信息材料 1 盛放氫氧化鈉溶液的玻璃試劑瓶不能用玻璃塞 你知道其中的原因嗎 2 沙子 石英 水晶 硅藻土等都是天然存在的二氧化硅 你知道二氧化硅有哪些重要的應用嗎 3 當我們在電腦前用鼠標和鍵盤連接瞬息萬變的世界時 當我們打開手機與家人 朋友互致問候時 神奇無比的硅片制成的集成電路在為你提供服務(wù) 你知道硅是如何制得的 一 存在 二氧化硅廣泛存在于自然界中 沙子 石英 水晶 硅藻土等的主要成分都是二氧化硅 石英砂 紫水晶 水晶 硅藻土 石英砂 二 結(jié)構(gòu) 二氧化硅晶體是由硅原子和氧原子構(gòu)成的 晶體中硅原子和氧原子的個數(shù)比為1 2 三 物性 二氧化硅熔沸點很高 硬度很大 不溶于水 四 化性 1 酸性氧化物的通性 3 與氫氟酸反應 4 弱氧化性 2 與碳酸鹽反應 五 用途 1 建筑材料 3 石英坩堝 4 光學鏡片 光導纖維 2 制玻璃的原料 5 制半導體硅 石英電子表 石英鐘 水晶制品 瑪瑙 三 硅 三 硅 1 硅的制取 提示 2 硅的物理性質(zhì) 3 硅的結(jié)構(gòu) 灰黑色 有金屬光澤 硬而脆的固體 熔點 沸點高 硬度大的半導體材料 4 硅的化學性質(zhì) 在常溫下比較穩(wěn)定 與氧氣 氯氣 硝酸 硫酸等物質(zhì)都很難發(fā)生反應 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2F2 SiF4 常溫 高溫 5 硅的用途 3 陶瓷 玻璃應用的新天地當宇宙飛行器完成航天任務(wù)返回地球時 它面臨著與隕星一樣的處境 研究結(jié)果表明 當宇宙飛行器的飛行速度等于聲速的3倍時 其前端的溫度可達330 當飛行速度等于6倍聲速時 可達1480 宇宙飛行器邀游太空歸來 到達離地面60 70km的高度時 其速度仍保持在聲速的20多倍 溫度在10000 以上 這樣的高溫足以把宇宙飛行器化作一團熊熊的烈火 高速帶來了高溫 這似乎是一道不可逾越的障礙 人們把這種障礙稱為 熱障 怎樣使宇宙飛行器克服 熱障 安全地返回地面呢 科學家在分析了 宇宙不速之客 隕石后發(fā)現(xiàn) 隕石表面雖已熔融 但里面的化學成分沒有變化 這說明隕石在下落過程中 盡管表面因摩擦生熱產(chǎn)生幾千度高溫而熔融 但由于穿過大氣層的時間很短 熱量還來不及傳到隕石內(nèi)部 這給科學家以啟發(fā) 讓宇宙飛行器的頭部戴一頂用燒蝕材料做成的頭盔 把重返大氣層時摩擦產(chǎn)生的熱量消耗在燒蝕材料的熔融 氣化等一系列物理和化學變化中 丟卒保車 達到保護宇宙飛行器的目的 4 玻璃微珠的應用在茫茫夜色中 如果乘車奔馳在高速公路上 你可能會被這樣一種現(xiàn)象所吸引 只見在汽車燈光的直射下 一只只橙紅色的指示燈不斷地閃亮在道路兩側(cè) 引導著車輛前進 不時還會閃出一塊塊高架于道路上空的交通標志牌 醒目地顯示出前方即將到達的地點及所剩里程 可是 當你回過頭往車后望去 卻再也看不到這些景象 是不是有什么自動控制裝置將那些指示燈和標志牌的燈光熄滅了呢 不是 其實這些指示燈和交通標志牌根本沒有裝燈泡 它們是一種定向反光膜 這種定向反光膜能將射向它的光線直接反射回光源處 你亮我也亮 使人們看起來好像它自己在發(fā)光一樣 定向反射膜反射回來的光線十分集中 具有強烈的 醒目效應 可使駕駛員在夜間或視野不佳的情況下看清周圍情況 確保交通安全 光纖通信光纖通信是利用激光作載波由光導纖維傳送信息的有線通信方式 目前的光纖通訊 是把聲音和圖像通過電話機或攝像機變?yōu)殡娦盘?再通過光調(diào)制機對激光光源進行調(diào)制 把電信號變?yōu)楣庑盘?由光導纖維傳到接收端 接收端的激光接收機通過光電轉(zhuǎn)換器 把光信號變?yōu)殡娦盘?進入電話機或電視機 重新發(fā)送聲音和圖像 未來的光纖通訊 將直接將聲音和圖像轉(zhuǎn)換為光信號用光纖進行傳輸 光纖通信較之普通電纜通信有許多突出的優(yōu)點 首先 光纖通信有巨大的信息容量 一根頭發(fā)絲那么細的光導纖維可以通幾萬路電話或2000路電視 如果用許多根光導纖維組合成光纜 它的通信容量更大得驚人 其次 光纖通信不受外界電磁場的干擾 工作穩(wěn)定可靠 保密程度高 第三 光纖通信損耗低 目前無中繼傳送距離一般為30 70km 而同軸電纜每隔1 5km就需設(shè)立一個中繼站 來補償電信號在傳輸中的損耗 很適合遠距離信息傳輸 目前 人們已建成大西洋海底光纜 全長約7000km 計劃中的南太平洋光纜 全長約16000km 也正在緊鑼密鼓的準備之中 進一步降低光纖損耗 減少中繼站數(shù)目 甚至不用中繼站 是人們的下一步目標 醫(yī)生的好助手目前 在醫(yī)學領(lǐng)域上 普遍使用一種連接著許多光纖的胃鏡 這些光纖并成一束 束中各條光纖的相對位置保持不變 把胃鏡插入病人胃里 胃鏡接收到的光線沿著這些光纖傳到體外 每條光纖中的光僅反映胃中一小點的情況 整束光纖中的光就拼合成胃里某一部分的圖像 光纖胃鏡的光源是在體外由光纖傳進去的 它不產(chǎn)生熱輻射 能減輕病人的痛苦 在光導纖維的一頭裝上精致小巧的微型鏡頭 將胃內(nèi)的情況傳到體外拍攝下來或顯示在屏幕上 還可以在胃鏡光纖中留出空的通道 以插入切取生理切片的鑷子 因為光纖又細又軟 故可將醫(yī)生用來觀察人體內(nèi)部病變情況的內(nèi)窺鏡做得小巧玲瓏 胃鏡是內(nèi)窺鏡中比較粗的一種 但也只有15mm左右 其他如食道鏡 膀胱鏡還要細小得多 可見 光導纖維的應用 使醫(yī)用內(nèi)窺鏡從構(gòu)造到功能都發(fā)生了重要的變化 近年來 一種激光光纖藥頭內(nèi)窺鏡碎石系統(tǒng)已研制成功 這種系統(tǒng)利用胃鏡把帶有藥頭的光纖導管送入胃中 然后沿光纖通入激光 激光可以像引爆雷管一樣 使藥頭炸裂并產(chǎn)生沖擊波 擊碎胃石 再用胃鏡把碎石取出 利用該系統(tǒng)已成功地擊碎大小為8cm 10cm 6cm的胃石并取出碎石 這種系統(tǒng)還可以用來治療膀胱結(jié)石 輸尿管結(jié)石和膽結(jié)石等疾病 光導纖維在醫(yī)學上的另一個重要應用是通過微細的光纖將高強度的激光輸入人體的病變部位 用激光來切除病變部位 這種手術(shù)不用切開皮膚和切割肌肉組織 減少了病人的痛苦 而且切割部位準確 手術(shù)效果好 1 寫出下列各組物質(zhì)中能發(fā)生反應的化學方程式 1 Si02與純堿共熔 2 CO2通入Na2SiO3溶液 3 Si02與大理石共熔 4 SiO2與NaOH共熱 3 工業(yè)上制取粗硅的化學方程式是 4 由36gSi02和63 6gNa2CO3組成的混合物 在高溫下恰好完全反應生成某種硅酸鹽 試通過計算 用氧化物形式寫出該硅酸鹽的化學式 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全