無機非金屬材料的主角-硅PPT

無機非金屬材料的主角硅(Si)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,主要形成四價化合物．CSi碳是構(gòu)成有機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)認識硅硅的存在與分布2.存在：硅是親氧元素，具有親氧性，沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)（以氧化物和硅酸鹽的形式存在）1.分布：自然界中分布廣泛，是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。3.含量：在地殼中的含量僅次于氧，排在第二位結(jié)晶形（石英晶體）無定形——硅藻土水晶瑪瑙一、二氧化硅（SiO2

）1.存在:硅石無色透明彩色環(huán)帶或?qū)訝钏К旇iO2是自然界中沙子、石英的主要成分。結(jié)晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。硅原子——SiO2中氧原子與硅原子個數(shù)比為2：1，用SiO2來表示SiO2的組成,表示O與Si的原子個數(shù)比,不是分子式是化學(xué)式。在SiO2中不存在分子，只有原子。[SiO4]四面體結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了SiO2具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)2.結(jié)構(gòu)思考與交流物理性質(zhì):_____________________________化學(xué)穩(wěn)定性:_________________________通常條件下，很穩(wěn)定，硬度大、熔點高、難溶于水“反?！?：非金屬氧化物的熔點一般都較低，但二氧化硅的熔點很高。3.二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)（通常很不活潑）（1）具有酸性氧化物的通性①與強堿反應(yīng)生成鹽和水

SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O

硅酸鈉②與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽（有粘性，常用做玻璃粘合劑）高溫SiO2＋CaO

CaSiO3③不與水反應(yīng)“反?！?:酸性氧化物（或酸酐）一般會與水反應(yīng)生成相應(yīng)的酸，但SiO2不行實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶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。原因SiO2

＋4HF=

SiF4↑＋2H2O此反應(yīng)常用于雕刻玻璃（2）特性與氫氟酸HF反應(yīng)思考:1.實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？2.SiO2是兩性氧化物嗎？答：1.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。2.不是，兩性氧化物能反應(yīng)的要是大部分酸和堿。“反?！?：酸性氧化物一般不和酸反應(yīng)，但SiO2能且只能與HF反應(yīng)。（3）弱氧化性高溫SiO2＋C

Si+2CO↑“反?！?：Si的還原性要大于C，但是C卻可以還原出Si，這是因為在高溫條件下生成了揮發(fā)性物質(zhì)（氣體）所導(dǎo)致的。不與氧化還原反應(yīng)沖突。（4）與某些鹽反應(yīng)高溫SiO2＋CaCO3

CaSiO3

+CO2↑高溫SiO2＋NaCO3

NaSiO3

+CO2↑

二氧化碳

CO2二氧化硅

SiO2

狀態(tài)

氣態(tài)

固態(tài)熔沸點硬度熔沸很低熔點高，硬度大水溶性

能溶于水不溶于水化學(xué)性質(zhì)與酸——

用途人工降雨，滅火,飲料等裝飾品，造玻璃等與水反應(yīng)與堿性氧化物與堿反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3不能反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O只能與氫氟酸反應(yīng)SiO2＋CaO=CaSiO3高溫二氧化硅和二氧化碳的性質(zhì)比較高溫4.SiO2的用途耐高溫導(dǎo)光性

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)頭燈光導(dǎo)纖維1.熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是A.石英坩堝B.生鐵坩堝C.普通玻璃坩堝D.陶瓷坩堝3.下列說法正確的是（）A.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在自然界中可以以游離態(tài)存在B.1mol二氧化硅中含有1mol分子，1molSi和2molOC.二氧化硅溶于水顯酸性D.二氧化硅是酸性氧化物，可以和堿反應(yīng)2.下列物質(zhì)中主要成分不是二氧化硅的是（

）A．石英 B．光導(dǎo)纖維C．瑪瑙

D．太陽能電池4.下列關(guān)于SiO2和CO2的說法中正確的是()A．CO2、SiO2分別是碳酸和硅酸的酸酐B．CO2和SiO2與水反應(yīng)分別生成相應(yīng)的酸C．CO2是酸性氧化物，SiO2是兩性氧化物D．CO2和SiO2都是由相應(yīng)的分子組成的二、硅酸(H2SiO3)

硅酸是一種白色粉末狀的固體，它不溶于水；是一種弱酸，酸性比碳酸還弱，電離很弱，不能使指示劑變色。思考二氧化硅與水可以用來制硅酸嗎？如何制得硅酸呢？實驗4-1：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸現(xiàn)象結(jié)論方程式①滴入酚酞溶液呈紅色①Na2SiO3溶液呈堿性Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl實驗探究②滴入鹽酸有凝膠產(chǎn)生②硅酸難溶于水硅酸制取原理：“強酸制弱酸”（重點）用比其酸酸性強的酸和相應(yīng)的鹽反應(yīng)1.用鹽酸制取碳酸2.用鹽酸制取硅酸3.向Na2SiO3溶液中通如CO2也可生成H2SiO3方程式：Na2SiO3

+H2O+CO2=Na2CO3

+H2SiO3↓離子：SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3↓結(jié)論：酸性強弱：鹽酸＞碳酸＞硅酸生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠（能流動），當(dāng)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(jīng)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。2.下列物質(zhì)的變化，不能通過一步化學(xué)反應(yīng)完成的是（）A．CO2→H2CO3 B．SiO2→Na2SiO3

C．Na2O2→Na2CO3 D．SiO2→H2SiO31.能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實驗事實是 （）A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2難溶于水 B．CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀C．高溫下SiO2與碳酸鹽反應(yīng)生成CO2D．氯化氫通入可溶性碳酸鹽溶液中放出氣體，通入可溶性硅酸鹽溶液中生成沉淀四、硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。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。是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。實驗4-2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2、硅酸鹽組成表示硅酸鈉（Na2SiO3)

鎂橄欖石（Mg2SiO4）鈣沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2ONa2O

·SiO22MgO

·SiO2CaO

·Al2O3·3SiO2·3H2O

K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2OK(Al3Si3O10)(OH)2練習(xí)傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃閱讀教材78-793、硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷玻璃水泥

3、硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷玻璃水泥

生產(chǎn)原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）生產(chǎn)設(shè)備：陶瓷窯生產(chǎn)過程：混合-成型-干燥-燒結(jié)-冷卻主要性質(zhì)：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型陶瓷生產(chǎn)原料：純堿、石灰石、石英（Na2CO3、CaCO3、SiO2）生產(chǎn)設(shè)備：玻璃窯反應(yīng)原理：主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2高溫SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑

SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑

高溫玻璃有色玻璃鋼化玻璃加入了不同的金屬氧化物普通玻璃加熱接近熔化再急速冷卻玻璃生產(chǎn)原料：石灰石、黏土（CaCO3、Al2O3·2SiO2·2H2O）生產(chǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯主要成分：3CaO·SiO2

2CaO·SiO2

3CaO·Al2O3水泥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（鐵合金）導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯3、硅橡膠4、分子篩新型無機非金屬材料：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)視野圖4-10生物陶瓷制成的人造骨硅酸鹽無機非金屬材料傳統(tǒng)無機非金屬材料新型無機非金屬材料陶瓷玻璃水泥高溫結(jié)構(gòu)陶瓷壓電陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷硅有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體物性：化性：1、灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體2、熔點高、硬度大硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下，與氫氟酸、氟氣、強堿反應(yīng)。加熱情況下，也能跟一些非金屬(Cl2O2)反應(yīng)。一、硅單質(zhì)1、