人类文明发展史

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Na2SiO3 Na2O•SiO2 K(Al2Si3O10)(OH)2 K2O· 2O3· 2Al 6SiO2· 2O 2H
•要领:两边原子个数守恒,
•格式:活泼金属氧化物· 较活泼金属氧化物· 2· 2O SiO H
巩固练习
如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐 石棉:CaMg3Si4O12 长石:KAlSi3O8 普通玻璃: CaNa2Si6O14 3MgO· CaO· 4SiO2 K2O· 2O3· Al 6SiO2 Na2O · CaO· 6SiO2
SiO 2NaOH Na SiO H O 2 2 3 2 SiO CaO 高温 CaSiO 2 3
(2)与碳酸盐反应
SiO CaCO 高温 CaSiO CO 2 3 3 2
(3)与氢氟酸反应
SiO 4HF SiF 2H O 2 4 2
(4)弱氧化性
SiO 2C 高温 Si 2CO 2
分子筛
二、二氧化硅与信息材料
1.盛放氢氧化钠溶液的玻璃试剂瓶不能用玻璃 塞。你知道其中的原因吗? 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 应用吗? 3.当我们在电脑前用鼠标和键盘连接瞬息万变 的世界时,当我们打开手机与家人、朋友互 致问候时,神奇无比的硅片制成的集成电路 在为你提供服务。你知道硅是如何制得的?
二、课时建议
硅酸盐矿物与硅酸盐产品 1课时 二氧化硅与信息材料 1课时
一、硅酸盐矿物与硅酸盐产品 1。硅酸盐 (1)硅酸盐的表示
活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O
1.将硅酸钠(Na2SiO3)改写为氧化 物形式: Na2O· 2 SiO 2.将滑石[Mg3(Si4O10)(OH)2]改写 为氧化物形式: 3MgO· 4SiO2· 2O H
1949——1998年我国水泥产量示意图
生产、生活
2。硅酸盐产品 陶瓷(china)
化工生产 电子工业 原子能工业 宇航事业
砖瓦 玻璃
水泥
水泥
主要 原料
粘土 石灰石 石膏
主要 设备
水 泥 回 转 窑
主要 成分
3CaO· 2 SiO 2CaO· 2 SiO 3CaO· 2O3 Al
性 质
水 硬 性
2CO
2。硅的物理性质
灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体, 熔点、沸点高,硬度大的半导体材料。
3。硅的结构
4。硅的化学性质
在常温下比较稳定,与氧气、氯气、 硝酸、硫酸等物质都很难发生反应。 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 常 Si+2F2=SiF ↑ 温 4 Si+4HF=SiF4 ↑ +2H2↑
④ 与HF的反应:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
⑤制粗硅SiO2+2C = Si+2CO↑(粗硅)(弱氧化性)
高温
2、硅酸来自百度文库H2SiO3)
不溶于水酸性比酸还弱。
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3 ↓ +NaCl Na2SiO3+ CO2+H2O=H2SiO3 ↓ +Na2CO3 酸性: H2CO3> H2SiO3
Si O
高 温
2
△ SiO
2
Si 2Cl
2
高温 SiCl
4
Si 2H 高温 SiH 2 4
5。硅的用途
3.陶瓷、玻璃应用的新天地 当宇宙飞行器完成航天任务返回地球时,它面临着与陨星 一样的处境。研究结果表明:当宇宙飞行器的飞行速度等于声 速的3倍时,其前端的温度可达330℃;当飞行速度等于6倍声速 时,可达1 480℃。宇宙飞行器邀游太空归来,到达离地面60~ 70 km的高度时,其速度仍保持在声速的20多倍,温度在10 000℃以上,这样的高温足以把宇宙飞行器化作一团熊熊的烈火。 高速带来了高温,这似乎是一道不可逾越的障碍。人们把这种 障碍称为“热障”。 怎样使宇宙飞行器克服“热障”,安全地返回地面呢?科学 家在分析了“宇宙不速之客”——陨石后发现,陨石表面虽已 熔融,但里面的化学成分没有变化。这说明陨石在下落过程中, 尽管表面因摩擦生热产生几千度高温而熔融,但由于穿过大气 层的时间很短,热量还来不及传到陨石内部。这给科学家以启 发:让宇宙飞行器的头部戴一顶用烧蚀材料做成的头盔”,把 重返大气层时摩擦产生的热量消耗在烧蚀材料的熔融、气化等 一系列物理和化学变化中,“丢卒保车”,达到保护宇宙飞行 器的目的。
3.将钠长石(NaAlSi3O8)改写为氧 化物形式: Na2O· 2O3· Al 6SiO2
(2)硅酸钠(Na2SiO3)的应用
①硅酸钠的水溶液俗称水玻璃,常用作黏合 剂、防腐剂和耐火材料。
②制备硅酸:
Na2SiO3 H2O CO2 Na2CO3 H2SiO3
?欲证明CH3COOH、H2CO3、 H2SiO3的酸性强弱,右图装置A、 B、C中分别应放入何种试剂?产 生何种现象可以证明其酸性顺序? 写出反应的离子方程式。
石器——燧石取火 人 类 文 硅酸盐——水泥、玻璃、陶瓷 明 发 二氧化硅——光导纤维 新 展 型 史 材 单晶硅——集成电路 料
传 统 材 料 信 息 材 料
一、学习目标
1.了解硅在自然界的存在形式,了解硅及其化 合物的应用与人类文明发展的密切关系。 2.知道二氧化硅的物理性质和化学性质。了解 二氧化硅制品在高科技信息产业中的应用。 3 .认识单晶硅的使用给现代人类文明进程所带 来的重大影响。激发学生研究、发现新材料 的意识。
1.写出下列各组物质中能发 生反应的化学方程式。 (1)Si02与纯碱共熔。 (2)CO2通入Na2SiO3溶液。 (3)Si02与大理石共熔。 (4)SiO2与NaOH共热。
3.工业上制取粗硅的化学方程式是

4。由36 g Si02和63.6 g Na2CO3 组成的混合物,在高温下恰好完 全反应生成某种硅酸盐。试通过 计算,用氧化物形式写出该硅酸 盐的化学式。
应 用
水泥沙浆
混凝土
钢筋混凝土
玻璃
主要 主要 原料 设备
纯 碱
主要 成分
Na2SiO3 CaSiO3 SiO2
玻璃窑中发生 的主要反应
Na 2CO 3 SiO 2 高温 Na 2SiO 3 CO 2

石灰石 璃
CaCO 3 SiO 2 高温 CaSiO 3 CO 2
石 英
医生的好助手
目前,在医学领域上,普遍使用一种连接着许多光纤的胃镜。这些 光纤并成一束,束中各条光纤的相对位置保持不变。把胃镜插入病人胃里, 胃镜接收到的光线沿着这些光纤传到体外。每条光纤中的光仅反映胃中一小 点的情况,整束光纤中的光就拼合成胃里某一部分的图像。光纤胃镜的光源 是在体外由光纤传进去的,它不产生热辐射,能减轻病人的痛苦。在光导纤 维的一头装上精致小巧的微型镜头,将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示 在屏幕上。还可以在胃镜光纤中留出空的通道,以插入切取生理切片的镊子。 因为光纤又细又软,故可将医生用来观察人体内部病变情况的内窥 镜做得小巧玲珑。胃镜是内窥镜中比较粗的一种,但也只有15 mm左右,其 他如食道镜、膀胱镜还要细小得多。可见:光导纤维的应用,使医用内窥镜 从构造到功能都发生了重要的变化。 近年来,一种激光光纤药头内窥镜碎石系统已研制成功。这种系统 利用胃镜把带有药头的光纤导管送入胃中,然后沿光纤通入激光。激光可以 像引爆雷管一样,使药头炸裂并产生冲击波,击碎胃石,再用胃镜把碎石取 出。利用该系统已成功地击碎大小为8 cm×10 cm×6 cm的胃石并取出碎石。 这种系统还可以用来治疗膀胱结石、输尿管结石和胆结石等疾病。 光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的光纤将高强度的 激光输入人体的病变部位,用激光来切除病变部位。这种手术不用切开皮肤 和切割肌肉组织,减少了病人的痛苦,而且切割部位准确,手术效果好。
硅酸易形成胶体溶液,浓度较大时,则形成硅 酸凝胶,再经脱水,形成硅酸干胶,称为“硅 胶”。硅胶是常用的干燥剂及催化剂的载体
巩固练习
下列变化中不能一步实现的是
C
A、Na2SiO3 B、H2SiO3
C、SiO2
H2SiO3 SiO2
H2SiO3
D、 SiO2
Na2SiO3
三、硅酸盐
结构复杂 种类繁多用二氧化硅和金属氧化物的 形式表示其组成
•Si+2H2 = SiH4(不稳定)
Si+4HF=SiF4 ↑ +2H2 ↑ Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
二、二氧化硅和硅酸
二氧化硅结构
1、二氧化硅的化学性质
•①与水反应
②与强碱反应:
•SiO2+H2O≠
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
高温
•③与碱性氧化物反应 •SiO2+CaO = CaSiO3
(一)存在
二氧化硅广泛存在于自然界中,沙子、 石英、水晶、硅藻土等的主要成分都是 二氧化硅。
紫水晶
石英砂
水晶
石英砂
硅藻土
(二)结构
二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成 的,晶体中硅原子和氧原子的个数比为 1 : 2 。
(三)物性
二氧化硅熔沸点很高,硬度很大, 不溶于水。
(四)化性
(1)酸性氧化物的通性
(五)用途
(1)建筑材料; (2)制玻璃的原料;
(3)石英坩埚; (4)光学镜片,光导纤维; (5)制半导体硅。


三、硅
三、硅 1。硅的制取
SiO 2C 高温 Si 2CO 2
Si 2Cl
2
高温 SiCl
4
SiCl 2H 高温 Si 4HCl 4 2
提示:CO 2 C 高温
4.玻璃微珠的应用 在茫茫夜色中,如果乘车奔驰在高速公路上,你可能 会被这样一种现象所吸引:只见在汽车灯光的直射下,一 只只橙红色的指示灯不断地闪亮在道路两侧,引导着车辆 前进;不时还会闪出一块块高架于道路上空的交通标志牌, 醒目地显示出前方即将到达的地点及所剩里程。可是,当 你回过头往车后望去,却再也看不到这些景象。 是不是有什么自动控制装置将那些指示灯和标志牌的 灯光熄灭了呢?不是。其实这些指示灯和交通标志牌根本没 有装灯泡,它们是一种定向反光膜。这种定向反光膜能将 射向它的光线直接反射回光源处,你亮我也亮,使人们看 起来好像它自己在发光一样。定向反射膜反射回来的光线 十分集中,具有强烈的“醒目效应”,可使驾驶员在夜间 或视野不佳的情况下看清周围情况,确保交通安全。
光纤通信光纤通信是利用激光作载波由光导纤维传送信息的有 线通信方式。目前的光纤通讯,是把声音和图像通过电话机或 摄像机变为电信号,再通过光调制机对激光光源进行调制,把 电信号变为光信号,由光导纤维传到接收端。接收端的激光接 收机通过光电转换器,把光信号变为电信号,进入电话机或电 视机,重新发送声音和图像。未来的光纤通讯,将直接将声音 和图像转换为光信号用光纤进行传输。 光纤通信较之普通电缆通信有许多突出的优点。首先,光 纤通信有巨大的信息容量,一根头发丝那么细的光导纤维可以 通几万路电话或2 000路电视。如果用许多根光导纤维组合成光 缆,它的通信容量更大得惊人。其次,光纤通信不受外界电磁 场的干扰,工作稳定可靠,保密程度高。第三,光纤通信损耗 低,目前无中继传送距离一般为30~70 km(而同轴电缆每隔 1.5 km就需设立一个中继站,来补偿电信号在传输中的损耗), 很适合远距离信息传输。目前,人们已建成大西洋海底光缆(全 长约7 000 km)。计划中的南太平洋光缆(全长约16 000 km)也 正在紧锣密鼓的准备之中。进一步降低光纤损耗,减少中继站 数目,甚至不用中继站,是人们的下一步目标。
含硅矿物和信息材料
单 晶

灰黑色、硬而脆, 有金属光泽的固体, 熔点、沸点高,半 导体材料
太 阳



硅芯片是各种计算机及电子产品的核心
一、硅的化学性质
常温下,化学性质稳定(不与硫酸、盐酸、硝 酸等反应)只与碱、氟化氢、氟气反应
•Si+O2 = SiO2
Si+2F2=SiF4
•Si+2Cl2 = SiCl4

化学分析常用到筛分混合物的“筛 子”,如滤纸就是一种筛分固体和液体的 “筛子”。许多硅酸盐具有多孔的结构, 孔的大小与一般分子的大小相当,而且组 成不同的硅酸盐的孔径不相同。因此,这 些硅酸盐具有筛分分子的作用,人们把它 们称为分子筛(molecular sieve)。 组成为Na2O· 2O3· A1 2SiO2· 2O的铝硅酸 nH 盐中有许多笼状空穴和通道。这种结构使 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进入空穴的分子。 分子筛常用于分离、提纯气体或液体混合 物,还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂 及催化剂栽体等。
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