08专题3 从矿物到基础材料 第三单元 含硅矿物与信息材料

第一节硅酸盐与硅酸盐产品专题3从矿物到基础材料第三单元含硅矿物与信息材料陶瓷玻璃这是一个硅的世界一、硅的存在：1、硅在地壳中的含量居第二位，仅次于氧。2、在自然界中，没有游离态的硅，只有以化合态存在的硅。常见的有二氧化硅、硅酸盐等，它们广泛存在于地壳的各种矿物和岩石中。硅是构成矿物和岩石的主要元素二、瑰丽的硅酸盐矿物：1、定义：由硅、氧和金属组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。锆石ZrSiO4镁橄榄石Mg2SiO4红柱石Al2SiO5钙铝石榴子石Ca3Al2Si3O12花岗岩是火成岩的一种，在地壳中分布最广，是岩浆在地壳深处逐渐冷却凝结成的结晶岩体，主要成分是长石、石英和云母。正长石：KAlSi3O8硅酸盐中的另类——硅酸钠(Na2SiO3)三、硅酸盐的性质：1、一般性质：热稳定性很高，难溶于水。常见的易溶于水的硅酸盐主要有：Na2SiO3、K2SiO3等。2、硅酸钠(Na2SiO3)：白色、易溶于水的粉末，其水溶液俗称“水玻璃”，为粘稠的液体，是一种矿物胶(建筑业常用黏合剂)。①化学性质：Na2SiO3+CO2+H2O===Na2CO3+H2SiO3↓Na2SiO3+2HCl===H2SiO3↓+2NaCl硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃”白色沉淀【备注】以上两个反应说明酸的强弱顺序是：HCl＞H2CO3＞H2SiO3。什么是硅酸盐？SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2Ob、用水玻璃浸泡过的木材或纺织品耐腐蚀，又不易着火，称木材防火剂。【备注】H2SiO3(硅酸)难溶于水，是一种极弱的酸(在水中几乎不电离)。H2SiO3+NaOH===Na2SiO3+H2Oa、我们知道，玻璃塞试剂瓶不能装强碱性溶液(如NaOH、Na2CO3溶液等)，这是为什么？带橡胶塞的玻璃试剂瓶装强碱性溶液①热稳定性差：H2SiO3SiO2+H2O②能与强碱反应：玻璃成分四、什么是三大硅酸盐产品？常见的硅酸盐工业三大产品有：陶瓷、水泥、玻璃。1、陶瓷：在新石器时代，我国古代劳动人民即掌握了制陶技术。原料：黏土(主要成分铝硅酸盐，高岭土是优质的黏土)。【备注】黏土，是颗粒非常小的、可塑的硅酸铝盐。黏土包括高岭土、多水高岭土等。高岭土新石器时代陶器续2、水泥：原料：黏土(主要成分铝硅酸盐)、石灰石。设备：水泥回转窑。加入石膏的作用：调节水泥的硬度。制备条件：高温煅烧。水泥的标号：标号越大表示所抗压强越大，性能越好。水泥回转窑硅酸盐水泥续3、玻璃：原料：纯碱(Na2CO3)、石灰石(Na2CO3)、石英(SiO2)过量。设备：玻璃熔炉。Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2普通玻璃熔制玻璃各色各样的玻璃钢化玻璃和普通玻璃成分相同有色玻璃：蓝色玻璃是添加Co2O3红色玻璃是添加Cu2O等光学玻璃防弹玻璃陶瓷水泥玻璃生产原料黏土黏土、石灰石纯碱、石灰石、石英主要设备陶瓷窑水泥回转窑玻璃熔炉成分铝硅酸盐铝硅酸盐Na2SiO3CaSiO3、SiO2三大硅酸盐产品对照表新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维(SiO2)、生物陶瓷、压电陶瓷等。作业本作业1、将硅酸钠(Na2SiO3)、正长石(KAlSi3O8)、石棉(CaMg3Si4O12)、高岭土[Al2(Si3O7)(OH)4]改写为氧化物的组合形式。2、分别写出制造陶瓷、水泥的原料和设备。3、写出制造玻璃的原料、反应方程式、成分。作业本作业1、将FeO溶于稀盐酸，滴加KSCN溶液，颜色不变；再滴加新制氯水，溶液变红。写出所有反应的离子方程式。2、将8g铁片放入100mLCuSO4溶液中(Cu2+全部反应)，“铁片”质量变为8.4g，求原CuSO4溶液浓度。第二节二氧化硅与信息材料专题3从矿物到基础材料第三单元含硅矿物与信息材料制造电脑芯片的硅非常的纯光导纤维可以传递光信号古老而神奇的IT金属——硅一、硅的物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，熔、沸点较高，是良好的半导体材料(如用于电脑芯片)。二、硅的晶体结构：晶体硅的结构类似于金刚石，即具有“立体网状结构”。△巨型的晶体硅晶体硅的立体网状结构Si续三、硅原子的结构：四、硅的化学性质：在常温下，单质硅与氧气、氯气、硝酸、硫酸等都很难反应。硅原子在化学反应中，既难得到电子，又难失去电子，故其化学性质不活泼。Si+O2SiO2续五、硅的工业制法：六、硅的用途：硅晶体是良好的半导体材料，广泛用于电子工业的各个领域，如电脑芯片CPU、太阳能电池等。①SiO2+2CSi+2CO↑隔绝空气条件下进行粗硅②Si+2Cl2SiCl4③SiCl4+2H2Si+4HCl高纯硅液体△电脑、优盘的芯片△硅太阳能电池焦炭天使的心灵——二氧化硅七、二氧化硅的物理性质：二氧化硅是一种坚硬、难熔的固体(熔点1710℃)，不溶于水。纯净的SiO2晶体是无色透明的。八、天然二氧化硅的存在形式：沙子、石英、水晶、玛瑙、硅藻土等都是天然存在的二氧化硅。天然的二氧化硅续九、二氧化硅的结构：【备注】“立体网状结构”是非常稳定的结构，具有此结构的化学物质具有高硬度、高熔沸点等特征。例如：金刚石、晶体硅、二氧化硅。每个Si原子周围有4个O原子；每个O原子周围有2个Si原子，故按照个数比例，Si：O=1:2，即化学式为SiO2。十、二氧化硅的化学性质：二氧化硅是极不活泼的物质，它不与水、酸(氢氟酸HF除外)发生反应，能耐高温、耐腐蚀。1、与碱性物质反应：具有酸性氧化物的通性。续SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2OCaO+SiO2CaSiO3+CO2↑(炼铁造炉渣反应)2、与氢氟酸反应：SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O玻璃瓶不能盛装氢氟酸，需用塑料瓶盛装，氢氟酸可用于雕刻玻璃。用氢氟酸雕刻玻璃二氧化硅的用途3、二氧化硅因其优良的透光性可制备光导纤维。2、纯净的二氧化硅因其耐高温的能力，用于制备石英坩埚等。1、水晶和玛瑙是人们喜爱的装饰品。课堂作业1、哪些物质具有“立体网状结构”，它们具有什么共性？2．制造电脑芯片和光导纤维的材料分别是什么？它们分别利用了该物质什么性质？3、写出硅的工业制法的化学方程式。