無機非金屬材料的主角-硅(4-1-1)

第四章非金屬及其化合物《第一節(jié)無機非金屬材料的主角——硅》目標：了解硅在自然界中的含量、存在、用途。了解二氧化硅的物理性質，掌握二氧化硅的化學性質。硅----無機非金屬材料的主角

含量：地殼中第二，為26.3%沙子

自然界中硅沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)，主要以熔點很高的氧化物及硅酸鹽的形式存在。

硅是一種親氧元素是構成巖石與許多礦物的基本元素從沙灘到用硅的原子結構硅和碳一樣,其原子既不易失去又不易得到電子,主要形成四價的化合物.+14284Si24+6C1.二氧化硅(SiO2)

（1）存在形式天然硅石結晶形無定形石英晶體水晶瑪瑙一、二氧化硅(SiO2)和硅酸（H2SiO3）沙子——含小粒的石英晶體

硅石、石英、水晶、瑪瑙，的樹狀分類圖。地球上存在的天然二氧化硅稱為（統(tǒng)稱為）硅石硅石結晶形（石英）無定形無色透明彩色環(huán)帶或層狀水晶瑪瑙水晶瑪瑙現代通信用光纜光學纖維胃鏡用光導纖維做無開刀手術光導纖維手術頭燈二氧化硅的應用光導纖維石英坩堝（2）SiO2的[SiO4]四面體結構

正四面體

空間網狀結構

硅氧比例：1：2沒有SiO2

分子存在，只存在硅氧原子根據SiO2的存在和應用，分析以下問題：①SiO2具有哪些物理性質②SiO2化學穩(wěn)定性如何？？硬度大、熔點高、難溶于水很穩(wěn)定（3）SiO2的物理性質

（4）

CO2的化學性質

SiO2的化學性質①請分別寫出CO2與H2O、CaO、Na2O、NaOH反應的化學方程式。CO2+H2O=CO2+CaO=CO2+Na2O=CO2+NaOH=H2CO3Na2CO3NaHCO3CaCO3酸性氧化物

②SiO2的化學性質?

SiO2+H2O---SiO2+CaO=SiO2+Na2O=SiO2+NaOH=

SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O3）化學性質(不活潑)（1）酸性氧化物Ⅰ、與堿反應實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎？

防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起Ⅱ、與堿性氧化物反應高溫SiO2＋CaO＝CaSiO3（2）極弱氧化性SiO2＋2C＝Si＋2CO↑高溫工業(yè)上用此反應制備粗硅，這就是“從沙灘到用戶”?。?）特性SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用氫氟酸來刻蝕玻璃。（保存？）二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)物質分類

與酸反應與堿性氧化物反應與堿反應與水反應均屬于酸性氧化物CO2＋CaO＝CaCO3CaO＋SiO2CaSiO3高溫CO2＋2NaOH＝

Na2CO3+H2OSiO2＋2NaOH＝

Na2SiO3+H2OCO2＋H2O＝H2CO3不反應SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O不反應二氧化硅與二氧化碳的比較SiO2的化學性質1.與生石灰反應5.與C反應4.與Na2CO3、CaCO33.與HF反應2.與NaOH溶液反應【小結】SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O高溫SiO2+2CSi+2CO↑SiO2+CaOCaSiO3高溫SiO2+Na2CO3CaSiO3+CO2↑Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3高溫高溫2.硅酸（H2SiO3）（1）制備：硅酸鹽+酸實驗步驟實驗現象結論和解釋在試管中加入2ml飽和Na2SiO3溶液，滴入1～2滴酚酞溶液溶液顏色由無色變成

色Na2SiO3溶液呈

性再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，至溶液顏色變淺并接近消失時停止。溶液顏色由

色逐漸變成

色，最后出現

酸性強弱：鹽酸

硅酸紅紅無堿＞無色透明溶膠Na2SiO3+2HCl=H2SiO3（膠體）+2NaClNa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3（膠體）+Na2CO3（2）化學性質

①酸性：H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O

弱酸（酸性比碳酸弱），溶解度很小

Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3（膠體）

+Na2CO3

②不穩(wěn)定性：

H2SiO3==SiO2+H2O△硅膠是硅酸凝膠經干燥脫水后得到的，可作干燥劑和催化劑載體。（3）用途H2SiO3分子大小在膠體范圍，逐漸聚合而形成硅酸溶膠（能流動），當硅酸的濃度較大時，就會形成硅酸凝膠（不能流動），硅酸凝膠經過干燥脫水就形成硅膠。硅膠的用途：干燥劑（吸水），吸附劑（多孔），催化劑的載體。今天學到了什么（一）二氧化硅物理性質：化學性質:用途：（二）硅酸制備:物理性質：化學性質:用途：一、二氧化硅(SiO2)和硅酸（H2SiO3）光導纖維，石英玻璃等酸性氧化物難溶于水難溶于水極弱的酸性硅酸鹽+酸干燥劑和催化劑載體等1．地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物不具有的性質是（）A．熔點很高B．與水反應生成對應的酸C．堅硬D．可與燒堿反應生成鹽2．下列物質中，主要成分不是SiO2的是（）A．金剛石B．瑪瑙C．水晶D．石英BA課堂練習3．要除去SiO2中混有的少量CaO雜質，最適宜的試劑是（）A．純堿溶液B．鹽酸C．硫酸D．苛性鈉溶液4．下列物質中，不能用玻璃瓶來盛裝的是（）A．燒堿溶液B．濃硫酸C．氫氟酸D．碳酸鈉溶液BC5．下列敘述正確的是（）A．自然界存在大量單質硅B．SiO2

與任何酸都不起反應C．光導纖維被廣泛應用于能量傳輸和信息傳輸D．SiO2

的化學性質活潑，能與很多物質發(fā)生化學反應C6.下列試劑可用帶磨口玻璃塞的試劑瓶存放的是（）A.硅酸鈉溶液B.液溴C.氫氟酸D.氫氧化鈉溶液B7.能證明碳酸比硅酸酸性強的實驗是（）A.CO2溶于水生成碳酸，而SiO2不溶于水B.高溫時發(fā)生反應Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2C.碳酸受熱比硅酸易分解D.將CO2通入Na2SiO3溶液中有白色膠裝沉淀生成。D8.熔融燒堿應選用的器皿是（）A.石英坩堝B.普通玻璃坩堝C.生鐵坩堝D.剛玉坩堝C9.下列敘述中不正確的是（）A.SiO2是生產光導纖維和粗硅的主要原料B.SiO2和CO2都能與水反應生成相應的酸C.SiO2和CO2都屬酸性氧化物，都能與堿反應D.水晶的主要成分是SiO2B二、硅酸鹽1.含義：由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。2.結構復雜3.性質：一般不溶于水化學性質很穩(wěn)定放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現象結論當水分蒸發(fā)后燃燒當水分蒸發(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.硅酸鈉（Na2SiO3)：水溶液俗稱水玻璃實驗（4-2）Na2SiO3Na2O?SiO2用二氧化硅和金屬氧化物的形式表示其組成。5.硅酸鹽組成的表示

要領：兩邊原子個數比守恒格式：金屬氧化物、二氧化硅、水順序：金屬按活動順序表拆分原則K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2OK(Al3Si3O10)(OH)2練習Al2Si2O5(OH)4KAlSi3O8K2O·Al2O3·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O6.硅酸鹽的豐富性和多樣性人面魚紋盆（1）陶瓷：日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具

陶瓷原料：黏土條件：高溫燒結（2）普通玻璃:Na2O·CaO·6SiO2原料：純堿、石灰石、石英設備：玻璃窯條件：高溫熔融主要反應：主要成份：硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅高溫SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3====Na2SiO3+CO2高溫玻璃高溫高溫（3）水泥：以黏土和石灰石為主要原料水泥原料：黏土、石灰石、石膏設備：水泥回轉窯條件：煅燒主要成份：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣（4）具有特殊功能的含硅物質碳化硅（金剛砂）硅鋼：導磁性良好，用作變壓器鐵芯硅橡膠分子篩：具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽生物陶瓷：人造骨1、硅的原子結構硅和碳一樣,其原子既不易失去又不易得到電子,主要形成四價的化合物.三、硅+14284Si24+6C碳是構成有機物的主要元素硅是構成巖石和許多礦物的主要元素2、硅的性質硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、熔點、沸點都很高，硬度大的固體。導電性介于導體和絕緣體之間。物理性質化學性質：常溫下硅單質不活潑1）、與氟氣反應：2）、與氫氟酸反應：3）、與強堿溶液反應：4）、與氯氣反應：5）、與氧氣反應Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Si+2Cl2=SiCl4Si+O2=SiO2△△（1）制粗硅SiO2+2C==Si+2CO↑Δ（2）粗硅提純Si+2Cl2==SiCl4SiCl4+2H2==Si+4HClΔ3.硅的工業(yè)制法教材（P81-9）高溫

制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件，還