-第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角-硅

第四章非金屬及其化合物

第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角——硅氧48.6%硅26.3%鋁7.73%鐵4.75%鈣3.45%鈉2.74%鉀2.47%鎂2.00%氫0.16%其他1.20%硅在地殼中含量第二，硅的氧化物及硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上硅的存在與分布：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)(因?yàn)樗怯H氧元素）；自然界中分布廣泛，是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。從原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)硅硅和碳一樣,其原子既不易失去電子，也不易得到電子，所以硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,主要形成四價(jià)化合物例如SiO2和H2SiO3。CSi碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素硅是構(gòu)成巖石和許多礦物的主要元素從原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)硅天然水晶天然瑪瑙天然的SiO2

硅石有結(jié)晶形（石英晶體）無定形——硅藻土水晶瑪瑙一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（SiO2）(1)存在（2）二氧化硅的用途：石英制品現(xiàn)代通信用光纜光學(xué)纖維胃鏡用光導(dǎo)纖維做無開刀手術(shù)光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈思考與交流根據(jù)SiO2的存在和應(yīng)用，分析：SiO2有哪些物理性質(zhì)？物理性質(zhì)：熔點(diǎn)高，硬度大，不溶于水(一)、SiO2的化學(xué)性質(zhì)（很不活潑）高溫1.具有酸性氧化物的通性SiO2＋CaO==CaSiO3與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水SiO2＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O

硅酸鈉與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽（有粘性）實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？

NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘結(jié)而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。想一想2、特性：只能與酸中的氫氟酸HF反應(yīng)SiO2

＋4HF=

SiF4↑＋2H2O此反應(yīng)常用于雕刻玻璃1、SiO2既可與堿反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng),SiO2是不是兩性氧化物

？

想一想2、實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。??SiO2+2C＝高溫3、在高溫下能與還原劑反應(yīng)Si+2CO↑可利用這個(gè)反應(yīng)制粗硅（課本81）二氧化碳

CO2二氧化硅

SiO2狀態(tài)氣態(tài)固態(tài)熔沸點(diǎn)很低熔點(diǎn)高，硬度大水溶性微溶于水不溶于水化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與酸——

用途人工降雨，滅火,飲料等P75,圖4－5CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不能SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

能與氫氟酸反應(yīng)SiO2＋CaO=CaSiO3

高溫CO2＋H2O＝H2CO3

但是SiO2不能與水直接化合成H2SiO3

思考：SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎樣制備H2SiO3呢？

(二)、硅酸（H2SiO3）

H2SiO3是SiO2的對(duì)應(yīng)水化物，一種很弱的酸(酸性比H2CO3還弱)，一種不溶于水的白色固體。（1）制法——由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通過可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制得的。實(shí)驗(yàn)4-1現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，同時(shí)有白色膠狀沉淀產(chǎn)生

a.Na2SiO3溶液呈堿性，b.可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(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，d.靜置則形成硅酸沉淀。Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3SiO32-+2H+==H2SiO3離子方程式：（2）硅酸化學(xué)性質(zhì)

①與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)

H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O②不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定），受熱易分解

用H2CO3也可制得H2SiO3

，可證明H2SiO3

的酸性比H2CO3弱。（

Na2SiO3

溶液放置于空氣中易變質(zhì)）SiO32-+H2O+CO2==CO32-+H2SiO3↓

Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓

?H2SiO3==H2O+SiO22．要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是

A.純堿溶液B.鹽酸C.硫酸D.苛性鈉溶液3．下列反應(yīng)能說明二氧化硅是酸性氧化物的是

A．SiO2+2C=====Si+2CO↑B．SiO2+2NaOH=====Na2SiO3+H2OC．SiO2+4HF=====SiF4↑+2H2OD．SiO2+CaCO3=====CaSiO3+CO2↑4．下列物質(zhì)中，不能用玻璃瓶來盛裝的是A.燒堿溶液B.濃硫酸C.HF氫氟酸D.碳酸鈉溶液BBC1.將過量的CO2分別通入：①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是()A．①②③④B．②④

C．①②③D．②③B二、硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水。2.硅酸鈉（Na2SiO3),其水溶液俗稱水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。1.是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。3.硅酸鹽的化學(xué)性質(zhì)（1）有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，能耐高溫。（2）硅酸鹽易于酸反應(yīng)

Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓

Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓實(shí)驗(yàn)4-2（硅酸鈉的耐熱性）放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火制備木材防火劑的原料4、硅酸鹽組成表示順序：活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·

H2O，化合價(jià)低的金屬氧化物放在前面。（1）保持原有各元素化合價(jià)不變，按順序?qū)懗龈鞣N元素的氧化物如：硅酸鈉（Na2SiO3)Na2O·SiO2

鎂橄欖石（Mg2SiO4）2MgO·SiO2（２）除氧元素外，其他元素的原子個(gè)數(shù)比符合原來的組成，配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)。鈣沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2OCaO·Al2O3·3SiO2·3H2O無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃陶瓷：原料——黏土玻璃：原料——純堿、石灰石和石英；水泥：原料——黏土和石灰石；加適量石膏；5.用途陶瓷日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具玻璃普通玻璃:以純堿、石灰石和石英為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得。(Na2CO3)（SiO2）水泥以黏土和石灰石為主要原料具有特殊功能的含硅物質(zhì)1.碳化硅（SiC俗稱金剛砂），具有金剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。2.

硅鋼高導(dǎo)磁性用作變壓器鐵芯4.分子篩

吸附劑、催化劑

具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽3.硅橡膠良好的彈性新型無機(jī)非金屬材料：新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等科學(xué)視野生物陶瓷人造骨三、硅單質(zhì)

1.物理性質(zhì)：（1）存在：硅有晶體硅和無定形硅兩種（自然界中沒有游離態(tài)的硅）。（2）有金屬光澤的灰黑色固體，結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(diǎn)(1410℃)和沸點(diǎn)都很高，硬度大。（3）導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。2、化學(xué)性質(zhì)---形成共價(jià)化合物，化學(xué)性質(zhì)不活潑(1)常溫下，不能與強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)，只能與氟氣、氫氟酸和燒堿等物質(zhì)反應(yīng)。Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4

+2H2Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2(2)加熱條件下，能跟一些非金屬單質(zhì)起反應(yīng)Si+O2==SiO2Si+2H2==SiH4高溫3、制法SiO2+2C===Si+2CO↑（制取粗硅）高溫5.用途晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料硅太陽(yáng)能電池電腦的中央處理器（CPU）一、選擇題（每小題有1－2個(gè)選項(xiàng)符合題意）

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