第四章 第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角整理完畢

1、第四章 第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅一、硅在周期表中的位置第A族的二兄弟碳和硅豪門二杰碳元素硅元素形成了無(wú)數(shù)種構(gòu)成人類和其它地球生物等的有機(jī)物，“統(tǒng)治了有機(jī)界”。地殼質(zhì)量的約90%，構(gòu)成了地殼大部分巖石、沙子和土壤， “統(tǒng)治了地殼”煤、石油等有機(jī)化產(chǎn)品和材料是現(xiàn)代化的基石硅酸鹽工業(yè)的陶瓷、玻璃、水泥等使人類生活日新月異二、二氧化硅和硅酸硅是一種親氧元素，在自然界它總是與氧相互化合。所以在地球上，硅主要以熔點(diǎn)很高的氧化物及硅酸鹽的形式存在。1、二氧化硅（SiO2）SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的12，其存在形態(tài)有結(jié)晶形和無(wú)定形兩大類，通稱硅石。記SiO2的結(jié)構(gòu)圖

2、（1）物理性質(zhì)： 堅(jiān)硬難熔的固體，熔沸點(diǎn)比較高，不溶于水，硬度比較大。探討二:對(duì)比CO2的物理性質(zhì),二者有什么區(qū)別?（2）化學(xué)性質(zhì)：（a）常溫與氫氟酸（SiO2很不活潑，HF是唯一能跟其反應(yīng)的酸）4HF+SiO2=SiF4+2H2O（b）酸性氧化物：不溶于水，也不與水反應(yīng)。與強(qiáng)堿反應(yīng)：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2+CaO=CaSiO3 （需高溫）所以，不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、Na2SiO3等溶液。CO2與SiO2的比較化學(xué)式CO2SiO2分類酸性氧化物酸性氧化物物理性質(zhì)(1)無(wú)色無(wú)味氣體(2)能溶于水(1:1常溫)

3、(3)比空氣重(4)無(wú)毒(1)無(wú)色晶體(2)不溶于水(3)熔、沸點(diǎn)較高(4)硬度大化學(xué)性質(zhì)(1)酸性氧化物CO2+H2O= H2CO3CO2+CaO= CaCO3CO2+2OH- = CO3 2- +H2O(2)弱氧化性CO2+C = 2CO(3)與鹽反應(yīng)(在溶液中)CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3(4)不與酸反應(yīng)(1)酸性氧化物(不與水反應(yīng))(2)弱氧化性(3)與鹽反應(yīng)(固體)(4)與氫氟酸反應(yīng)制法與用途(1)工業(yè)法CaCO3=CaO+CO2(2)實(shí)驗(yàn)室制法CaCO3+2H+=Ca2+H2O+CO2(1)化工原料：制純堿、尿素；(2)滅火(3)干冰用人工降雨；(4)制碳酸飲料等天

4、然存在：石英 水晶 硅藻土(1)水晶用于制造電子儀器的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品(2)光導(dǎo)纖維原料(3)制玻璃2.硅酸（H2SiO3）：是一種很弱的酸，比碳酸的酸性還弱思考：1.二氧化硅不溶于水，不跟水反應(yīng)，如何從二氧化硅來(lái)制備H2SiO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3所生成的硅酸逐漸聚合而形成膠體硅酸溶膠，硅酸濃度較大時(shí)，則形成軟而透明的、膠凍狀的硅酸凝膠。硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。硅膠多孔，吸附水分能力強(qiáng)，常用做實(shí)驗(yàn)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。三、硅酸鹽 硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱，在自然界分布極廣。硅酸

5、鹽是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化合物，一般都不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。 最簡(jiǎn)單又常用的硅酸鹽是硅酸鈉（Na2SiO3），其水溶液稱為水玻璃，可以作肥皂填料、木材防火劑及黏膠劑等。 實(shí)驗(yàn)42 幾種硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷、玻璃、水泥，最重要的無(wú)機(jī)非金屬材料。玻 璃 原料：純堿、石灰石、石英 設(shè)備：玻璃窯 條件：高溫熔融主要反應(yīng)：SiO2+CaCO3 = CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3 = Na2SiO3+CO2主要成份：硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅玻 璃： 有色玻璃： 加入了不同的金屬氧化物 鋼化玻璃： 普通玻璃加熱接近熔化再急速冷卻水 泥：原料：黏土、石灰石、石膏 設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯 條件：煅燒主要成份：硅酸

6、三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣陶 瓷： 原料：黏土 條件：高溫?zé)Y(jié)四、新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特性1.能承受高溫,強(qiáng)度高。例如：氮化硅陶瓷在1200左右的高溫下，仍具有很高的強(qiáng)度，可用來(lái)制造汽輪機(jī)葉片、軸承、永久性模具等。2.具有電學(xué)特性。 一些新型無(wú)機(jī)非金屬材料可以作為半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體等，一些絕緣性材料常被用于集成電路的基板。3.具有光學(xué)特性。 有些新型無(wú)機(jī)非金屬材料能發(fā)出各色的光，有的能透過(guò)可見(jiàn)光，有的能使紅外線、雷達(dá)射線穿過(guò)。4. 具有生物特性。 有些新型無(wú)機(jī)非金屬材料強(qiáng)度高、無(wú)毒、不溶于水，對(duì)人體組織有較好的適應(yīng)性，可直接植入人體內(nèi)，用這類材料制成的人造牙齒、人造骨骼，已被應(yīng)用在醫(yī)療上。4.

7、 具有生物特性。用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示其組成。：Na2SiO3 Na2OSiO拆分原則：l 要領(lǐng)：兩邊原子個(gè)數(shù)守恒（原子個(gè)數(shù)比相等）l 格式：金屬氧化物、二氧化硅、水l 順序：金屬按活動(dòng)順序表練習(xí)K(Al3Si3O10)(OH)2 拆成 K2O3Al2O36SiO22H2OAl2Si2O5(OH)4 拆成 Al2O32SiO22H2OKAlSi3O8 拆成 K2OAl2O36SiO2五、硅（Si） 硅有晶體硅和無(wú)定形硅兩種同素異形體物理性質(zhì)： 1、灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體 2、熔、沸點(diǎn)高、硬度大3、晶體硅是良好的半導(dǎo)體化學(xué)性質(zhì)： 常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氫氟酸、氟氣、強(qiáng)

8、堿外不跟其他物質(zhì)如：氧氣、氯氣、硫酸等起反應(yīng)，但在加熱情況下，硅也能跟一些非金屬反應(yīng)。1、與氟氣反應(yīng) ： Si+2F2=SiF42、與氫氟酸反應(yīng) ：Si+4HF=SiF4+2H23、與強(qiáng)堿溶液反應(yīng) ： Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H24、與氯氣反應(yīng) ： Si+2Cl2=SiCl4 （條件：加熱）5、與氧氣反應(yīng) ： Si+O2=SiO2 （條件：加熱）存在 ： 在自然界中，沒(méi)游離態(tài)的硅，以化合態(tài)存在，例如：硅酸鹽等，在地殼中含量居第二位。用途 ： 集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體材料，還可以制成太陽(yáng)能電池、硅的合金可用來(lái)制造變壓器鐵芯等。制備工業(yè)上： +C +Cl2 精餾+H2 SiO2 粗硅 SiCl4 Si 高溫 高溫 高溫 高溫SiO2+2C = 2CO+Si(含雜質(zhì)的粗硅) 高溫Si+2Cl2 = SiCl4生成的液態(tài)SiCl4經(jīng)精餾、除硼、砷等，再用H2還原 高溫SiCl4+2H2=4HCl+Si(純度高的多晶硅)相應(yīng)練習(xí)1已知硅與強(qiáng)堿氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 現(xiàn)把11.5g鈉和4.2g硅同時(shí)投入100g水中，在標(biāo)況下可收集到H2多少L？（提示：與Si反應(yīng)的NaOH是過(guò)量的）（答案：VH2=5.6+6.72=12.32(L) ）練習(xí)2在實(shí)驗(yàn)室里，將細(xì)砂粉（SiO2）與鎂粉混合加熱，也可得到粗硅，反