【課件】無(wú)機(jī)非金屬材料課件 2023-2024學(xué)年下學(xué)期高一化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

非金屬材料及其化合物

二氧化硅和硅酸硅酸鹽和硅單質(zhì)

硅酸鹽是由_____、____和_______元素組成的化合物的總稱。硅酸鹽是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)，一般都___________，化學(xué)性質(zhì)__________。硅氧金屬不溶于水穩(wěn)定二、硅酸鹽普通玻璃Na2CaSi6O14思考:

怎樣將它們的化學(xué)式改寫得簡(jiǎn)單一點(diǎn)?

長(zhǎng)石K2Al2Si6O16硅酸鹽的表示方法：①化學(xué)式法（表示組成簡(jiǎn)單的硅酸鹽）：②氧化物法（表示復(fù)雜的硅酸鹽）：如：硅酸鈉：Na2SiO3硅酸鈣：CaSiO3如：硅酸鈉：Na2O·

SiO2硅酸鈣：CaO·SiO2用二氧化硅和金屬氧化物的形式來(lái)表示其組成書寫原則要領(lǐng)：①各元素原子總個(gè)數(shù)比符合原來(lái)的組成

②分?jǐn)?shù)化整格式：金屬氧化物·

二氧化硅·

水順序：按金屬活動(dòng)順序表依次排列Na2SiO3:KAlSi3O8：CaMg3Si4O12：Al2(Si2O5)(OH)4：如何用氧化物法表示硅酸鹽？CaO34Al2O3·2SiO2

·2H2O

MgO·SiO2

·Na2O·SiO2

Al2O3K2O6SiO2

··2()12分?jǐn)?shù)化整最簡(jiǎn)單的硅酸鹽------硅酸鈉

易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿，是一種無(wú)色粘稠的液體，黏性很強(qiáng)。1、物理性質(zhì)：

硅酸鈉水溶液呈堿性，易吸收空氣中CO2而變質(zhì)2、化學(xué)性質(zhì)：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3(膠體)+Na2CO3

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(guò)的木材或織物可防火（制備木材防火劑的原料）[實(shí)驗(yàn)4－2]①

Na2SiO3溶液（水玻璃）——

木材防火、黏膠劑等3、硅酸鈉（Na2SiO3）的應(yīng)用②制備硅酸：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3(膠體)+Na2CO3傳統(tǒng)的三大硅酸鹽產(chǎn)品1、陶瓷2、水泥3、玻璃使用量最大的無(wú)機(jī)非金屬材料重點(diǎn)掌握硅酸鹽的用途陶瓷：產(chǎn)品成分：復(fù)雜，主要是硅酸鹽制造原料：黏土生產(chǎn)條件：高溫?zé)Y(jié)傳統(tǒng)的三大硅酸鹽產(chǎn)品水泥主要原料主要設(shè)備主要成分性質(zhì)應(yīng)用黏土石灰石石膏水硬性水泥回轉(zhuǎn)窯3CaO·SiO22CaO·SiO2

3CaO·Al2O3水泥沙漿混凝土鋼筋混凝土

玻璃主要原料主要設(shè)備主要成分純堿、石灰石、石英

玻璃窯

Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

玻璃窯中發(fā)生的主要反應(yīng)：玻璃、水泥、陶瓷生產(chǎn)的共同點(diǎn)：

都在高溫下，發(fā)生了復(fù)雜的物理和化學(xué)變化。原料都有含硅元素的物質(zhì)，產(chǎn)品都含有硅酸鹽，且都是混合物。（4）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

（具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽。常作吸附劑）④分子篩(最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠)三、硅單質(zhì)——良好的半導(dǎo)體材料硅（Si）物性：1、灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體2、熔、沸點(diǎn)高、硬度大(1)在自然界中硅元素只有化合態(tài)，無(wú)游離態(tài)；(2)與碳相似，單質(zhì)硅也有晶體硅和無(wú)定形硅。(1)常溫下：①Si+2F2=SiF4②Si+4HF=SiF4↑+2H2↑③Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2↑注：除氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿外,其它氧化劑，如Cl2、O2、H2SO4、HNO3等常溫下都不與硅起反應(yīng)?；裕汗璧幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑。(2)加熱時(shí)：與某些非金屬反應(yīng)5、工業(yè)制粗硅：粗硅提純Si+2Cl2===SiCl4SiCl4+2H2===Si+4HClSi+O2==SiO2△SiO2+2C===Si+2CO高溫用途

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,信息技術(shù)的關(guān)鍵材料。

集成電路

晶體管硅在能源方面的用途單晶硅電池板晶體硅光電池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(zhì)（）A.熔點(diǎn)很高B.與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸C.可與燒堿反應(yīng)生成鹽D.堅(jiān)硬2.賞心悅目的花瓶圖案是用下列物質(zhì)的一種對(duì)玻璃進(jìn)行刻蝕而形成的,這種物質(zhì)是（）A.鹽酸B.氫氟酸C.燒堿D.純堿

BB3、下列試劑不能貯存在磨砂玻璃塞的試劑瓶里的是（）A.HNO3溶液B.KOH溶液C.鹽酸D.NaCl溶液4.下列物質(zhì)的變化，不能通過(guò)一步化學(xué)反應(yīng)完成的是（）A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3

C.Na2O→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3DB6．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B5.將過(guò)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．②④C．①②③D．②③B7．制造光導(dǎo)纖維的主要原料是()A．晶體硅B．二氧化硅C．石墨D．硅酸鈉8．下列敘述正確的是()A．自然界存在大量單質(zhì)硅B．SiO2

與任何酸都不起反應(yīng)C．光導(dǎo)纖維被廣泛應(yīng)用于能量傳輸和信息傳輸D．SiO2

的化學(xué)性質(zhì)活潑，能與很多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)BC1、硅的原子結(jié)構(gòu)硅原子和碳原子的最外電子層均有4個(gè)電子，其原子既不易失去也不易得到電子，主要形成四價(jià)的化合物。一、硅Si+14842+642C2、硅的存在形式硅是一種親氧元素,在自然界中它總是與氧相互化合的，因此硅都以化合態(tài)存在于自然界，主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在。硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的90%以上。碳—統(tǒng)治有機(jī)界：碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素。硅—統(tǒng)治無(wú)機(jī)礦物界：硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素。二、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（SiO2）（1）SiO2的存在形態(tài)無(wú)定形（硅藻土）（石英晶體）瑪瑙水晶水晶瑪瑙(無(wú)色透明)(彩色環(huán)帶或?qū)訝?硅石結(jié)晶形（2）二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)SiO2的晶體結(jié)構(gòu)SiO2晶體是由Si和O按1:2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。因此，通常用SiO2來(lái)表示二氧化硅的組成。SiO2不是分子式，而是化學(xué)式（晶體中原子個(gè)數(shù)最簡(jiǎn)單的整數(shù)比）?！維iO4】四面體結(jié)構(gòu)二氧化硅是以Si為中心，O在4個(gè)頂角上的[SiO4]正四面體，空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。每個(gè)Si周圍結(jié)合4個(gè)O，每個(gè)O周圍與2個(gè)Si結(jié)合。沒(méi)有單個(gè)SiO2

分子存在，只存在硅氧原子，Si:O比例：1：2

二氧化硅的用途①水晶可用于制造電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器和工藝品。②SiO2可制光導(dǎo)纖維。③石英玻璃常用來(lái)制造耐高溫的化學(xué)儀器。石英砂常作玻璃原料和建筑材料。光導(dǎo)纖維石英坩堝玻璃儀器在隧道開鑿，石英粉加工等工作環(huán)境下易形成含有二氧化硅的粉塵，人長(zhǎng)期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會(huì)患硅肺病（舊稱矽肺）。危害：

根據(jù)SiO2的存在和應(yīng)用，請(qǐng)你分析以下問(wèn)題：思考與交流：物理性質(zhì)：難溶于水，熔點(diǎn)高，硬度大。化學(xué)穩(wěn)定性：化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不活潑。原因：SiO2的這些性質(zhì)主要與它的結(jié)構(gòu)有關(guān)，SiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定。①酸性氧化物

與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽

SiO2+CaO==

CaSiO3

（3）化學(xué)性質(zhì):高溫

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？因?yàn)閴A液會(huì)跟玻璃塞中的SiO2反應(yīng)，生成的硅酸鈉會(huì)把試劑瓶和玻璃塞粘連在一起。

硅酸鈉，水溶液俗名“水玻璃”，具有黏性，可用作粘合劑，也可用來(lái)制備硅膠和木材防火劑等。與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O②與C的反應(yīng)

SiO2+2C==

Si+2CO↑

高溫③與某些鹽的反應(yīng)SiO2+Na2CO3

==

Na2SiO3+CO2↑

高溫SiO2+CaCO3

==

CaSiO3+CO2↑

高溫反應(yīng)原理：高沸點(diǎn)物質(zhì)制低沸點(diǎn)物質(zhì)。④SiO2不溶于水，不能與水反應(yīng)生成硅酸。HF是唯一可以與SiO2

發(fā)生反應(yīng)的酸，此反應(yīng)用來(lái)雕刻玻璃。SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O⑤與HF的反應(yīng)（SiO2的特性）2、實(shí)驗(yàn)室能不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸？不能。HF能腐蝕玻璃，要用塑料瓶裝，制取HF也不能用玻璃器皿而要用鉛皿。1、某同學(xué)根據(jù)SiO2既可與氫氧化鈉反應(yīng)，也能與氫氟酸反應(yīng)，推斷SiO2為兩性氧化物。是否正確?

不正確。因?yàn)槎趸柚桓鷼浞岱磻?yīng)，不能與一般的酸反應(yīng)，只是屬于酸性氧化物?！舅伎寂c交流】我們知道二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸，但是SiO2不能與水直接化合成H2SiO3，這是一個(gè)特例。思考：SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎樣制備H2SiO3呢？由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通過(guò)可溶性硅酸鹽與其它酸反應(yīng)制得的。2、硅酸（H2SiO3）（1）制法——可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)：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(wú)色，有透明膠凍狀物產(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，Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3（膠體）Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O反應(yīng)原理：強(qiáng)酸制弱酸用H2CO3可制得H2SiO3

，可證明H2SiO3

的酸性比H2CO3弱。①不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定），受熱易分解?H2SiO3==H2O+SiO2②弱酸性

H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3（2）硅酸的性質(zhì)（3）硅膠制備：

H2SiO3硅酸凝膠硅酸干凝膠“硅膠”用途：

硅膠多孔，吸附水份能力強(qiáng)，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品，瓶裝藥品等的