第一节 无机非金属材料主角(课时1)

1、太阳能电池太阳能电池大规模集成电路大规模集成电路光纤光纤陶瓷陶瓷玻璃玻璃水泥水泥第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物第一节第一节 无机非金属材料的无机非金属材料的主角主角硅硅u硅的分布与存在硅的分布与存在分布分布：自然界中分布广泛，在地壳中：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位居第二位，仅次于氧，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。是构成矿物和岩石的基本元素。存在存在：没有游离态，：没有游离态，只有化合态只有化合态。主要以。主要以氧化氧化物及硅酸盐的形式物及硅酸盐的形式存在。是一种存在。是一种亲氧元素亲氧元素。Si从原子结构认识硅从原子结构认识硅C最外层都含有最外层都含有4 4个电子

2、，在化学反应中既不易失去也个电子，在化学反应中既不易失去也不易得到电子，主要形成正四价化合物。不易得到电子，主要形成正四价化合物。自然界无单质硅存在，而碳有稳定的单质存在。自然界无单质硅存在，而碳有稳定的单质存在。 不同点：不同点：相同点：相同点：碳是构成有机物的主要元素，碳是构成有机物的主要元素，统治了有机界统治了有机界。硅是构成岩石与许多矿物的基本元素，统治了无机硅是构成岩石与许多矿物的基本元素，统治了无机矿物界。矿物界。一、二一、二氧化硅和硅酸氧化硅和硅酸1 1、二氧化硅、二氧化硅(SiO(SiO2 2) )(1)(1)二氧化硅的存在与用途二氧化硅的存在与用途天然二氧化硅天然二氧化硅(

3、(硅石硅石) )结晶形结晶形（石英晶体）（石英晶体）无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶玛瑙玛瑙紫水晶紫水晶蔷薇石英蔷薇石英黄水晶黄水晶水晶水晶玛瑙玛瑙根据根据SiO2的存在及应用，请的存在及应用，请分析分析：1 1、SiOSiO2 2具有哪些物理性质？具有哪些物理性质？2 2、SiOSiO2 2的化学稳定性如何？的化学稳定性如何？3 3、SiOSiO2 2的这些性质是由什么决定的？的这些性质是由什么决定的？熔点熔点高高(1610)(1610)，硬度大，难溶于水，透硬度大，难溶于水，透光率高。光率高。化学性质很稳定，不活泼化学性质很稳定，不活泼结构决定性质！结构决定性质！四面体四面体的空间网状结构

4、的空间网状结构，性质，性质很很稳定！稳定！ 二氧化硅的晶体结构二氧化硅的晶体结构10928约约180SiO(2)(2)二氧化硅的性质二氧化硅的性质物理物理性质性质化学化学性质性质思考：为什么思考：为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中含有要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中含有SiO2）？与碱溶液反应与碱溶液反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3 +H2O比较：比较：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+ Ca(OH)2 =CaSiO3+H2O比较：比较：CO2+ Ca(OH)2 =CaCO3+H2O水玻璃水玻璃与碱性氧化物反应与碱性氧

5、化物反应 SiO2与与CO2一样都是一样都是酸性氧化物酸性氧化物！不！不同的是同的是CO2可以与水反应，可以与水反应，SiO2不能。不能。SiO2+Na2ONa2SiO3比较：比较：CO2+Na2ONa2CO3SiO2+CaOCaSiO3比较：比较：CO2+CaO=CaCO3高温高温（炼铁造渣）（炼铁造渣）高温高温与盐反应与盐反应Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温高温高温工业上制玻璃的原理工业上制玻璃的原理与氢氟酸与氢氟酸(HF)(HF)反应反应注意：注意：SiOSiO2 2不与不与HClHCl、H H2 2SOSO4 4、HNOH

6、NO3 3等等反应，反应，HFHF是唯一与是唯一与SiOSiO2 2反应的酸反应的酸！故故SiOSiO2 2不是不是两性氧化两性氧化物物。思考：玻璃上这些精美的雕花是怎么形成的？思考：玻璃上这些精美的雕花是怎么形成的？SiOSiO2 2+4HF+4HFSiFSiF4 4+2H+2H2 2O O物物 质质二氧化硅二氧化硅(SiO2)二氧化碳二氧化碳(CO2)与水反应与水反应-与酸反应与酸反应-与碱反应与碱反应与碱性氧化与碱性氧化物反应物反应CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3SiO2+4HF=SiF4 +2H2OSiO2+2NaOH=N

7、a2SiO3+H2OSiO2+ Na2O=Na2SiO3高温高温SiO2与与CO2化学性质的比较化学性质的比较 (3)(3)二氧化硅的用途二氧化硅的用途由于由于SiOSiO2 2具有优良的物理化学性能，加上具有优良的物理化学性能，加上SiOSiO2 2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。类广泛地应用。2、硅酸（硅酸（H2SiO3）制备制备现象现象：化学方程式：化学方程式： 实验实验4-14-1在试管中加入在试管中加入1ml1ml饱和饱和NaNa2 2SiOSiO3 3溶液，再滴溶液，再滴入入1 12 2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸

8、，滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象。置。仔细观察变化过程及其现象。红色褪去，并有红色褪去，并有软而透明的胶冻状的软而透明的胶冻状的凝胶凝胶生成。生成。NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=H+2HCl=H2 2SiOSiO3 3 ( (胶体胶体) ) +2NaCl +2NaCl 也可以：也可以：NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2SiOSiO3 3+Na+Na2 2COCO3 3强酸制弱酸强酸制弱酸性质性质物理性质：

9、物理性质：化学性质：化学性质：无色透明、难溶于水无色透明、难溶于水H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O不稳定不稳定（比（比H H2 2COCO3 3稳定），受热易分解稳定），受热易分解 H2SiO3 = H2O + SiO2弱酸弱酸性。只能与强碱发生中和性。只能与强碱发生中和反应。反应。H2SiO3分子大小在胶体范围分子大小在胶体范围，逐渐聚合而形成，逐渐聚合而形成硅酸硅酸溶胶（能流动）溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形成，当硅酸的浓度较大时，就会形成硅硅酸凝胶（不能流动）酸凝胶（不能流动），硅酸凝胶经过，硅酸凝胶经过干燥脱水就形成干燥脱水就形成硅胶硅胶。硅胶

10、的用途：干燥剂（吸水），硅胶的用途：干燥剂（吸水），吸附剂（多孔），催化剂的载体。吸附剂（多孔），催化剂的载体。1 1、下列叙述中，正确的是（、下列叙述中，正确的是（ ）A A、自然界中存在大量单质硅、自然界中存在大量单质硅B B、石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅、石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C C、二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸、碱发生化、二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸、碱发生化学反应学反应D D、自然界中二氧化硅都存在于石英矿中、自然界中二氧化硅都存在于石英矿中B2 2、要除去要除去SiOSiO2 2中的中的CaOCaO杂质，最适宜的试剂是杂质，最适宜的试剂是（ ）A A、

11、纯碱溶液、纯碱溶液 B B、硫酸、硫酸 C C、盐酸、盐酸 D D、烧碱溶液、烧碱溶液C3 3、证明生石灰中既混有石英、又混有石灰石、证明生石灰中既混有石英、又混有石灰石的正确方法是（的正确方法是（）A A、加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出、加入过量盐酸，观察是否有气泡冒出B B、加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解、加入过量烧碱溶液，观察是否有固体溶解C C、加热至高温、观察是否有气泡冒出，是否、加热至高温、观察是否有气泡冒出，是否有硅酸钙生成有硅酸钙生成D D、先加入过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物、先加入过量盐酸搅拌，观察是否有不溶物剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到剩余及气泡出现；若有不溶物则滤出，投入到氢氧化钠溶液中看其是否溶解。氢氧化钠溶液中看其是否溶解。D4 4、下列关于二氧化硅的用途说法正确的是（、下列关于二氧化硅的用途说法正确的是（）制造水泥；制光导纤维；制造手表；制造水泥；制光导纤维；制造手表；制坩埚；制首饰制坩埚；制首饰A A、 B B、 C