第四章第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料主角-硅

第四章非金屬及其化合物第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)歸納與整理無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅富集在海水中的元素——氯氨硝酸硫酸硫和氮的氧化物第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅硅谷

siliconvalley“斯坦福科研工業(yè)區(qū)”是美國(guó)電子和計(jì)算機(jī)工業(yè)中心，位于美國(guó)西海岸加利福尼亞州北部舊金山南郊，圣克拉拉縣和圣胡安兩城之間的一條長(zhǎng)48公里，寬16公里的長(zhǎng)條形地帶上。由于它集中了全世界90％以上的著名半導(dǎo)體公司，而半導(dǎo)體的基本元件是硅片,所以該地區(qū)被稱為硅谷。

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，約占地殼質(zhì)量的90%以上。（1）含量多，僅次于氧主要以氧化物和硅酸鹽的形式存在26.3%巖石、沙子和土壤一、硅（3）無(wú)游離態(tài)，只有化合態(tài)（2）分布廣1.存在與分布（親氧元素）2.原子結(jié)構(gòu)28424+14+6SiC(1)硅與碳的原子結(jié)構(gòu)相似，最外層均有4個(gè)電子(2)既不易失去電子，也不易得到電子，主要形成四價(jià)化合物．碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素硅是構(gòu)成地殼中巖石和礦物的主要元素單質(zhì)硅有晶體硅和無(wú)定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。熔點(diǎn)高(1410oC)、硬度大（結(jié)構(gòu)類似金剛石）、是半導(dǎo)體。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。3.物理性質(zhì)：4.化學(xué)性質(zhì)：不活潑（1）常溫時(shí)只與F2

、HF、強(qiáng)堿反應(yīng)（2）加熱時(shí)能和O2、Cl2、C、Mg等反應(yīng)Si+2F2==SiF4

Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑5.硅的工業(yè)制法(1)制粗硅SiO2+2C=Si+2CO↑高溫(2)粗硅提純Si+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si+4HClΔΔ6.用途：(1)半導(dǎo)體材料:硅芯片、集成電路、晶體管等(2)光電轉(zhuǎn)換材料：光電池等(3)合金：硅鋼（一）二氧化硅(SiO2)

石英晶體是結(jié)晶的SiO2，無(wú)色透明的叫做水晶，具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹慕鞋旇Ф趸?硅石)結(jié)晶形無(wú)定形瑪瑙水晶二、二氧化硅和硅酸1.存在：瑪瑙水晶2.結(jié)構(gòu)四面體結(jié)構(gòu)，每個(gè)Si連4個(gè)O，每個(gè)O連2個(gè)Si，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。3.物理性質(zhì)：硬度大、熔點(diǎn)高、不溶于水（1）具有酸性氧化物的通性4.化學(xué)性質(zhì)：穩(wěn)定，不與水及一般的酸反應(yīng)（2）具有弱氧化性高溫SiO2+2C===Si+2CO↑（3）特性此反應(yīng)常用于刻蝕玻璃高溫

與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽

SiO2＋CaO==CaSiO3

SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水

SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O（4）與固體鹽反應(yīng)(制玻璃)SiO2＋Na2CO3=Na2SiO3＋CO2↑高溫SiO2＋CaCO3=CaSiO3＋CO2↑高溫5.用途：(1)純凈的SiO2是現(xiàn)代光學(xué)及光纖制品的基本原料，可以制作光導(dǎo)纖維；(2)石英、瑪瑙制作飾物和工藝品。二氧化硅與二氧化碳的比較二氧化碳CO2二氧化硅SiO2物質(zhì)分類

與酸反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與堿反應(yīng)與水反應(yīng)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(yīng)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O不反應(yīng)

答：玻璃中的SiO2

與NaOH

反應(yīng)生成有粘膠性的硅酸鈉學(xué)以致用

答：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。（3）某同學(xué)根據(jù)SiO2既可與堿反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng),推斷SiO2為兩性氧化物。是否正確?（1）為什么在實(shí)驗(yàn)室中盛放NaOH

溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？（2）實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？錯(cuò)誤。兩性氧化物與酸、堿反應(yīng)生成鹽和水現(xiàn)象結(jié)論反應(yīng)式

滴入酚酞溶液顯紅色，再滴入鹽酸紅色消失，并有透明膠狀物質(zhì)生成Na2SiO3溶液呈堿性，與酸反應(yīng)生成了H2SiO3Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl（二）硅酸(H2SiO3)實(shí)驗(yàn)4-1

：試管中加入2ｍLNa2SiO3飽和溶液，滴入1滴酚酞試液，再用膠頭滴管逐滴滴入稀鹽酸，邊滴邊振蕩，至紅色變淺并接近消失停止，觀察現(xiàn)象。并填寫下表：Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl1、制備2、物理性質(zhì):白色，膠狀，不溶于水的物質(zhì)3、化學(xué)性質(zhì)（1）弱酸性：比碳酸弱（3）不穩(wěn)定性：

H2SiO3==SiO2+H2O△強(qiáng)酸制弱酸原理（酸性HCl>H2SiO3）（2）與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：

H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O

Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓4、硅酸的存在與用途:(1)濃度小時(shí):形成硅酸溶膠(2)濃度大時(shí):形成硅酸凝膠(3)硅膠:硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水得到的硅酸干凝膠稱為“硅膠”，具有強(qiáng)的吸水性，常用作干燥劑或催化劑的載體。如何以SiO2為主要原料制取硅酸?SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2ONa2SiO3+2HCl=H2SiO3

↓+2NaCl學(xué)以致用SiO2H2SiO3Na2SiO3三、硅酸鹽硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。是一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固態(tài)物質(zhì)，大多不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。1.定義：2.性質(zhì)：3.硅酸鹽組成的表示方法：硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了方便記憶和計(jì)算，常用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成原則:(1)氧化物排列順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水(2)氧化物之間用“·”隔開(kāi)

(3)原子個(gè)數(shù)比不變(4)化學(xué)計(jì)量數(shù)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)應(yīng)化為整數(shù)如:硅酸鈉（Na2SiO3）可以寫成Na2O·SiO2

請(qǐng)用氧化物的形式表示下列硅酸鹽的組成：硅酸鈉（Na2SiO3）————————————鎂橄欖石（Mg2SiO4）————————————高嶺土Al2(Si2O5)(OH)4

————————————練習(xí)：實(shí)驗(yàn)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(guò)的木材或織物可防火4.最常見(jiàn)的硅酸鹽——Na2SiO3硅酸鈉是白色固體，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，是一種礦物膠，黏性很強(qiáng)，可以作黏膠劑和木材防火劑?？茖W(xué)視野新型陶瓷人造關(guān)節(jié)高壓鈉燈高溫結(jié)構(gòu)陶瓷1.氧化鋁陶瓷陶瓷機(jī)械零件

隨堂練習(xí)：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2、下列說(shuō)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.二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C.二氧化硅溶于水顯酸性D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸BB3．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

4．下列反應(yīng)能說(shuō)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↑5．下列物質(zhì)中，不能用玻璃瓶來(lái)盛裝的是（）A．燒堿溶液B．濃硫酸C．氫氟酸D．碳酸鈉溶液

B

B

C6．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7．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)BC8．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．②③B

玻璃態(tài)物質(zhì)玻璃

沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。

沒(méi)有一定的熔點(diǎn)而在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化的物質(zhì)。（介于晶體與非晶體之間。）實(shí)例特性定義玻璃態(tài)物質(zhì)幾種常見(jiàn)玻璃簡(jiǎn)介普通玻璃因混有鐵的化合物顯淺綠色藍(lán)玻璃紅玻