第一節(jié)無機非金屬材料的主角—硅

1、 第四章第四章 非金屬及其化合物非金屬及其化合物 第一節(jié)第一節(jié) 無機非金屬材料的主角無機非金屬材料的主角硅硅 硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了 地殼中大部分的巖石、沙子和土地殼中大部分的巖石、沙子和土 壤、約占地殼總量的壤、約占地殼總量的90%以上。以上。 1、Si在自然界中的存在形態(tài)：在自然界中的存在形態(tài)： 閱讀后小結(jié)：（課本閱讀后小結(jié)：（課本P.74） 2、Si在自然界中的存在形式：在自然界中的存在形式： 3 、硅原子最外層電子數(shù)是多少？我們很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？熟悉的哪種元素最外層電子數(shù)與它相同？ SiO2和和硅酸鹽硅酸鹽

2、 C：2、4、4 Si：4、4 化合態(tài)化合態(tài) 4、主要化合價、主要化合價 一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸 1、二氧化硅（、二氧化硅（SiO2） (1)存在：存在： 結(jié)晶形：石英結(jié)晶形：石英 無定形無定形:硅藻土硅藻土 水晶水晶 瑪瑙瑪瑙 地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì) 量的量的12% 硅石（硅石（12%） (2).二氧化硅二氧化硅 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 10928 約約180 Si O SiOSiO2 2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定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 (SiO2) 二氧化硅廣泛存在于自 然界中，與其他礦物共 同構(gòu)成了巖

3、石。天然二 氧化硅也叫硅石，是一 種堅硬難熔的固體。 硅石硅石 硅礦山硅礦山 水晶水晶 瑪瑙瑪瑙 透過圖片思考透過圖片思考:二氧化硅具有哪些物二氧化硅具有哪些物 理性質(zhì)理性質(zhì)?化學(xué)穩(wěn)定性如何化學(xué)穩(wěn)定性如何?你的根據(jù)你的根據(jù) 是什么是什么?SiO2的這些性質(zhì)是由什么決的這些性質(zhì)是由什么決 定的？定的？ 堅硬難熔的固體，熔沸點比較高，堅硬難熔的固體，熔沸點比較高， 不溶于水，硬度比較大。不溶于水，硬度比較大。 (3).(3).物理性質(zhì)：物理性質(zhì)： 一、二氧化硅一、二氧化硅(silicon dioxide) (4) 、SiO2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定 是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。是酸

4、性氧化物，具有酸性氧化物的通性。 高溫高溫 a 、不能與水化合、不能與水化合,二氧化硅不溶于水。二氧化硅不溶于水。 b、與堿性氧化物化合：、與堿性氧化物化合：SiO2+CaO CaSiO3 SiO2+Na2O Na2SiO3 C、與堿反應(yīng)：、與堿反應(yīng)：SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O 思考：思考：盛盛堿溶液堿溶液的試劑瓶一般用的試劑瓶一般用橡膠塞橡膠塞，不能用，不能用 玻璃塞玻璃塞。為什么？為什么？ 高溫高溫 d.與與HF反應(yīng)：反應(yīng)：SiO2+4HF SiF4+2H2O 注意：注意：一般用一般用塑料試劑瓶塑料試劑瓶盛盛氫氟酸氫氟酸，不能用，不能用玻璃玻璃 試劑瓶試劑瓶。為什么？為什

5、么？（用于雕刻玻璃）（用于雕刻玻璃） e.弱氧化性弱氧化性：SiO2 + 2C Si + 2CO 高溫高溫 工業(yè)上用此反應(yīng)制備粗硅，工業(yè)上用此反應(yīng)制備粗硅， 實現(xiàn)了實現(xiàn)了“從沙灘到用戶從沙灘到用戶”！ f.與與Na2CO3等反應(yīng)：等反應(yīng)： SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 高溫高溫 高溫高溫 (3)(3)、二氧化硅的用途與危害、二氧化硅的用途與危害 由于由于SiOSiO2 2具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，加上具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，加上 SiOSiO2 2在自然界的廣泛存在，因此從古到今都被在自然界的廣泛存在，因此從古到今都被

6、 人類廣泛地應(yīng)用。人類廣泛地應(yīng)用。 光學(xué)纖維胃鏡光學(xué)纖維胃鏡 二氧化硅的用途二氧化硅的用途 制光導(dǎo)纖維、石英玻璃、石英鐘表制光導(dǎo)纖維、石英玻璃、石英鐘表 等；制造電子工業(yè)中的重要部件、光學(xué)等；制造電子工業(yè)中的重要部件、光學(xué) 儀器、高級工藝品、眼鏡片、精密儀器、儀器、高級工藝品、眼鏡片、精密儀器、 軸承、耐磨器皿等；制作裝飾品。軸承、耐磨器皿等；制作裝飾品。 在隧道開鑿，石英粉加工等工作在隧道開鑿，石英粉加工等工作 環(huán)境下易形成含有二氧化硅的粉塵，人環(huán)境下易形成含有二氧化硅的粉塵，人 長期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會患長期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會患 硅肺病（舊稱矽肺）。硅肺?。ㄅf稱矽肺）。

7、危害：危害： 用用 途：途： 2.硅酸（硅酸（H2SiO3:一種很特殊的酸）一種很特殊的酸） H2SiO3 是是SiO2的對應(yīng)水化物的對應(yīng)水化物 (S iO2 是是H2SiO3的的酸酐酸酐)是一種是一種 不溶性酸，是一種白色固體，不溶性酸，是一種白色固體， 其酸性比其酸性比H2CO3還弱還弱。 二、硅酸二、硅酸(H2SiO3) 實驗實驗1:向飽和向飽和Na2SiO3溶液中溶液中,滴入酚酞滴入酚酞,再滴再滴 入稀鹽酸入稀鹽酸 現(xiàn)象現(xiàn)象 結(jié)論結(jié)論 方程式方程式 滴入酚酞溶液呈紅色，滴入鹽酸有滴入酚酞溶液呈紅色，滴入鹽酸有 透明的凝膠產(chǎn)生透明的凝膠產(chǎn)生 a、Na2SiO3溶液呈堿性，溶液呈堿性，b、

8、可溶性硅、可溶性硅 酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸，酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸， c、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠，、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠， d、靜置則形成硅酸沉淀。、靜置則形成硅酸沉淀。 探究探究1：怎樣由石英怎樣由石英(SiO2)制取硅酸？制取硅酸？ NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=2NaCl+H+2HCl=2NaCl+H2 2SiOSiO3 3( (膠體膠體) ) 硅酸的酸性比鹽酸弱，那么硅酸酸性與碳硅酸的酸性比鹽酸弱，那么硅酸酸性與碳 酸相比較如何呢？請你設(shè)計一個實驗論證酸相比較如何呢？請你設(shè)計一個實驗論證 你的推斷。你的推斷。 實驗探究實驗探究2： 實

9、驗實驗2:將將CO2通入通入Na2SiO3溶液中溶液中 現(xiàn)象：現(xiàn)象：透明的透明的 硅酸沉淀硅酸沉淀 生成生成 方程式：方程式：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3 結(jié)論：結(jié)論：硅酸是一種很弱的酸，酸性比碳 硅酸是一種很弱的酸，酸性比碳 酸還弱酸還弱 硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后就形成多孔的硅酸干凝膠，硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水后就形成多孔的硅酸干凝膠， 稱為稱為“硅膠硅膠”。 硅膠多孔，吸附水份能力強，常用作實驗硅膠多孔，吸附水份能力強，常用作實驗 室和袋裝食品，瓶裝藥品等的干燥劑，也室和袋裝食品，瓶裝藥品等的干燥劑，也 可以用作催化劑的載體?？梢杂米鞔呋瘎┑妮d體。 3、硅酸鈉（硅酸鈉（

10、Na2SiO3），俗名叫），俗名叫泡花堿泡花堿，白色固，白色固 體，易溶體，易溶 于水，其于水，其水溶液水溶液俗名叫俗名叫水玻璃水玻璃。 2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定 1、由硅、氧和金屬元素組成的化合物的由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱總稱。 三、硅酸鹽三、硅酸鹽 實驗實驗4-2放入蒸餾水放入蒸餾水放入放入Na2SiO3飽和溶液飽和溶液 現(xiàn)象現(xiàn)象 結(jié)論結(jié)論 先變干，后燃燒先變干，后燃燒僅變干，不燃燒僅變干，不燃燒 Na2SiO3溶液可作木溶液可作木 材、紙張的防火劑材、紙張的防火劑 水玻璃水玻璃是無色粘稠的液體，不能燃燒，不易是無色粘稠的

11、液體，不能燃燒，不易 被腐蝕，熱穩(wěn)定性強?？捎米鞣试硖盍希静?、被腐蝕，熱穩(wěn)定性強?？捎米鞣试硖盍?，木材、 織物的防腐劑和防火劑，是很強的黏膠劑?？椢锏姆栏瘎┖头阑饎呛軓姷酿つz劑。 （2）氧化物化學(xué)式法：）氧化物化學(xué)式法： 活潑金屬氧化物活潑金屬氧化物金屬氧化物金屬氧化物二氧化硅二氧化硅水水 （1）鹽化學(xué)式法：）鹽化學(xué)式法： 如：如：Na2SiO3、 、CaSiO3、K2SiO3 等 等 4、硅酸鹽組成的表示方法：、硅酸鹽組成的表示方法： 練習(xí)：練習(xí)：如何用氧化物的形式表示下列硅酸如何用氧化物的形式表示下列硅酸 鹽鹽 硅酸鈉：硅酸鈉： Na2SiO3 石棉：石棉：CaMg3Si4O12 長

12、石：長石：KAlSi3O8 普通玻璃：普通玻璃： CaNa2Si6O14 黏土：黏土：Al2(Si2O5)(OH)4 Na2OSiO2 CaO3MgO4SiO2 K2OAl2O36SiO2 Na2OCaO6SiO2 Al2O32SiO22H2O 無機非金屬材料無機非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品 陶瓷陶瓷 水泥水泥 玻璃玻璃 t 硅酸鹽產(chǎn)品簡介：硅酸鹽產(chǎn)品簡介： 產(chǎn)品產(chǎn)品主要原料主要原料 主要設(shè)備主要設(shè)備 反應(yīng)反應(yīng) 條件條件 主要反應(yīng)或主要成分主要反應(yīng)或主要成分 主要主要 性質(zhì)性質(zhì) 水泥水泥 粘土、石灰粘土、石灰 石、石、(石膏石膏)適適 量量 水泥回轉(zhuǎn)窯水泥回轉(zhuǎn)窯 高溫高溫 硅酸三鈣：硅酸三鈣

13、：3CaOSiO2 硅酸二鈣：硅酸二鈣：2CaOSiO2 鋁酸三鈣：鋁酸三鈣：3CaOAl2O3 水硬性水硬性 玻璃玻璃 純純 堿堿 石灰石石灰石 石石 英英 玻璃窯玻璃窯高溫高溫 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 成分：成分：Na2SiO3 、CaSiO3 、 SiO2 四、硅單質(zhì)：四、硅單質(zhì)： 1.制法制法SiO2 + 2C = Si + 2CO 2.物理性質(zhì)：物理性質(zhì)： 結(jié)構(gòu)類似金剛石，結(jié)構(gòu)類似金剛石， 為硬而脆的灰黑色固為硬而脆的灰黑色固 體體, 熔點高熔點高,硬度大。硬度大。 3.化性化性在常溫下，化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氟在常溫下，化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氟 氣，氫氟酸和強堿外，硅不與其他氣，氫氟酸和強堿外，硅不與其他 物質(zhì)反應(yīng)物質(zhì)反應(yīng) 高溫高溫 在加熱下：在加熱下：Si + O2 = SiO2 4.用途用途 晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間,是是 良好的良好的半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料 硅太陽能電池硅太陽能電池電腦的中央處理器（電腦的中央處理器（CPU） 1、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是（、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是（ ） A.溶解性：溶解性：CO2 H2CO3 C.熔點：熔點：S