無(wú)機(jī)非金屬材料第1課時(shí)1.通過硅酸鹽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析硅酸鹽的性質(zhì)特點(diǎn)。2.認(rèn)識(shí)硅的存在、性質(zhì)和用途。硅酸鹽材料材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類使用的材料除了金屬材料，還有無(wú)機(jī)非金屬材料等。從組成上看，許多無(wú)機(jī)非金屬材料含有硅、氧等元素，具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點(diǎn)，以及特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能。隨著工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展對(duì)材料性能要求的提高，一批新型無(wú)機(jī)非金屬材料相繼誕生，成為航空、航天、信息和新能源等高技術(shù)領(lǐng)域必需的材料。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料多為硅酸鹽材料，在日常生活中隨處可見，如制作餐具的陶瓷、窗戶上的玻璃、建筑用的水泥等。陶瓷玻璃水泥硅酸鹽材料1.硅酸鹽的組成與結(jié)構(gòu)(1)硅酸鹽的組成硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。它們種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成各異，通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成，如硅酸鈣(CaSiO3)可表示為CaO·SiO2。硅酸鹽材料1.硅酸鹽的組成與結(jié)構(gòu)(2)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體，其結(jié)構(gòu)如圖所示。每個(gè)Si結(jié)合4個(gè)O，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接，每個(gè)O為兩個(gè)四面體所共有，與2個(gè)Si相結(jié)合。硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)。硅氧四面體的結(jié)構(gòu)示意圖硅酸鹽材料拓展最簡(jiǎn)單的硅酸鹽——硅酸鈉(1)物理性質(zhì)：硅酸鈉是白色固體，可溶于水，其水溶液是一種無(wú)色黏稠狀的液體，俗稱水玻璃，黏性很強(qiáng)，是一種礦物膠。(2)化學(xué)性質(zhì)：硅酸鈉的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不能燃燒，不易腐蝕，熱穩(wěn)定性強(qiáng)，但能與比硅酸形強(qiáng)的一些酸反應(yīng)，生成難溶于水的硅酸。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaClNa2SiO3+CO2（少量）+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3硅酸鹽材料2.硅酸鹽材料產(chǎn)品陶瓷玻璃水泥黏土（主要成分為含水的鋁硅酸鹽）石灰石、黏土主要設(shè)備主要成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2用途建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、高強(qiáng)度復(fù)合材料等主要原料純堿、石灰石、石英砂（主要成分是SiO2）玻璃窯水泥回轉(zhuǎn)窯硅酸鹽硅酸鹽建筑材料、水利工程硅酸鹽材料生產(chǎn)中采用不同的原料和工藝，可以制得多種具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含鉛的原料制造的光學(xué)玻璃，透光性好，折射率高，可以用來(lái)制造眼鏡、照相機(jī)和光學(xué)儀器的透鏡；加入硼酸鹽制成耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃，可用于實(shí)驗(yàn)室使用的玻璃儀器；加入一些金屬氧化物或鹽可以得到彩色玻璃，常用于建筑和裝飾。金屬氧化物可以使玻璃呈現(xiàn)不同的顏色資料卡片硅酸鹽材料1.硅酸鹽的組成硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。2.硅酸鹽的結(jié)構(gòu)構(gòu)成硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單元[SiO4]四面體。3.硅酸鹽材料：陶瓷、玻璃、水泥。硅氧四面體的結(jié)構(gòu)示意圖硅酸鹽材料1.我國(guó)古代在材料方面取得了突出的成就。下列材料主要成分不是硅酸鹽的是（）A.陶俑B.玻璃瓦C.漢白玉D.青花瓷【答案】C【解析】漢白玉的主要成分是CaCO3。硅酸鹽材料硅1.硅的存在形式(1)硅在自然界中主要以硅酸鹽（如地殼中的大多數(shù)礦物）和氧化物（如水晶、瑪瑙）的形式存在。(2)硅的同素異形體晶體硅無(wú)定形硅（非晶硅）水晶瑪瑙2.晶體硅的物理性質(zhì)顏色、狀態(tài)灰黑色固體光澤金屬光澤熔、沸點(diǎn)熔、沸點(diǎn)很高硬度硬而脆晶體結(jié)構(gòu)和金剛石的類似導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間硅3.單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)(1)常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，它不易與H2、O2、Cl2、H2SO4、HNO3等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，但能與F2、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液等發(fā)生反應(yīng)。Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑+2H2↑（Si的特性）Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Si是能與NaOH溶液反應(yīng)放出H2的非金屬單質(zhì)。Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑+2H2↑（Si的特性）Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑硅3.單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)(2)還原性在加熱或高溫條件下，硅能與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。Si+2Cl2SiCl4Si+CSiC（碳化硅，俗稱金剛砂）高溫Si+O2SiO2（加熱時(shí)研細(xì)的硅能在氧氣中燃燒）3Si+2N2Si3N4（氮化硅；新型陶瓷材料）高溫硅4.

硅的制備工業(yè)上制備高純硅，一般需要先制得純度為98%左右的粗硅，再以其為原料制備高純硅。石英砂粗硅SiHCl3高純硅焦炭HClH21800~2000℃300℃1100℃其中涉及的主要化學(xué)反應(yīng)為：SiO2+2CSi+2CO↑1800~2000℃Si+3HClSiHCl3+H2300℃SiHCl3+H2Si+3HCl1100℃硅5.

硅的用途高純硅廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域。利用其半導(dǎo)體性能可以制成計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備和家用電器等的芯片，以及光伏電站、人造衛(wèi)星和電動(dòng)汽車等的硅太陽(yáng)能電池。硅太陽(yáng)能電池硅晶片是生產(chǎn)芯片的基礎(chǔ)材料硅1.硅的存在形式：硅在自然界中主要以硅酸鹽（如地殼中的大多數(shù)礦物）和氧化物（如水晶、瑪瑙）的形式存在。2.單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)(1)穩(wěn)定性，常溫下不易與H2、O2、Cl2、H2SO4、HNO3等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，但能與F2、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液等發(fā)生反應(yīng)。Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑硅2.單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)(2)還原性，在加熱或高溫條件下，硅能與某些非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。Si+2Cl2SiCl4Si+CSiC（碳化硅，俗稱金剛砂）高溫Si+O2SiO2（加熱時(shí)研細(xì)的硅能在氧氣中燃燒）3Si+2N2Si3N4（氮化硅；新型陶瓷材料）高溫硅3.硅的制備SiO2+2CSi+2CO↑1800~2000℃Si+3HClSiHCl3+H2300℃SiHCl3+H2Si+3HCl1100℃硅1.下列關(guān)于硅的說(shuō)法不正確的是（）A.高純度的單質(zhì)硅被廣泛用于制作計(jì)算機(jī)芯片B.自然界中硅元素的貯量豐富，并存在大量的單質(zhì)硅C.常溫時(shí)硅不與水、空氣和大多數(shù)酸反應(yīng)，但能與氫氟酸反應(yīng)D