第四章 第一节无机非金属材料的主角整理完毕

1、第四章 第一节 无机非金属材料的主角硅一、硅在周期表中的位置第A族的二兄弟碳和硅豪门二杰碳元素硅元素形成了无数种构成人类和其它地球生物等的有机物，“统治了有机界”。地壳质量的约90%，构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤， “统治了地壳”煤、石油等有机化产品和材料是现代化的基石硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异二、二氧化硅和硅酸硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合。所以在地球上，硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。1、二氧化硅（SiO2）SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12，其存在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅石。记SiO2的结构图

2、（1）物理性质： 坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶于水，硬度比较大。探讨二:对比CO2的物理性质,二者有什么区别?（2）化学性质：（a）常温与氢氟酸（SiO2很不活泼，HF是唯一能跟其反应的酸）4HF+SiO2=SiF4+2H2O（b）酸性氧化物：不溶于水，也不与水反应。与强碱反应：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O与碱性氧化物反应：SiO2+CaO=CaSiO3 （需高温）所以，不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、Na2SiO3等溶液。CO2与SiO2的比较化学式CO2SiO2分类酸性氧化物酸性氧化物物理性质(1)无色无味气体(2)能溶于水(1:1常温)

3、(3)比空气重(4)无毒(1)无色晶体(2)不溶于水(3)熔、沸点较高(4)硬度大化学性质(1)酸性氧化物CO2+H2O= H2CO3CO2+CaO= CaCO3CO2+2OH- = CO3 2- +H2O(2)弱氧化性CO2+C = 2CO(3)与盐反应(在溶液中)CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3(4)不与酸反应(1)酸性氧化物(不与水反应)(2)弱氧化性(3)与盐反应(固体)(4)与氢氟酸反应制法与用途(1)工业法CaCO3=CaO+CO2(2)实验室制法CaCO3+2H+=Ca2+H2O+CO2(1)化工原料：制纯碱、尿素；(2)灭火(3)干冰用人工降雨；(4)制碳酸饮料等天

4、然存在：石英 水晶 硅藻土(1)水晶用于制造电子仪器的重要部件、光学仪器、工艺品(2)光导纤维原料(3)制玻璃2.硅酸（H2SiO3）：是一种很弱的酸，比碳酸的酸性还弱思考：1.二氧化硅不溶于水，不跟水反应，如何从二氧化硅来制备H2SiO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。三、硅酸盐 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，在自然界分布极广。硅酸

5、盐是一类结构复杂的化合物，一般都不溶于水，化学性质很稳定。 最简单又常用的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液称为水玻璃，可以作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂等。 实验42 几种硅酸盐产品陶瓷、玻璃、水泥，最重要的无机非金属材料。玻 璃 原料：纯碱、石灰石、石英 设备：玻璃窑 条件：高温熔融主要反应：SiO2+CaCO3 = CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3 = Na2SiO3+CO2主要成份：硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅玻 璃： 有色玻璃： 加入了不同的金属氧化物 钢化玻璃： 普通玻璃加热接近熔化再急速冷却水 泥：原料：黏土、石灰石、石膏 设备：水泥回转窑 条件：煅烧主要成份：硅酸

6、三钙、硅酸二钙、铝酸三钙陶 瓷： 原料：黏土 条件：高温烧结四、新型无机非金属材料的特性1.能承受高温,强度高。例如：氮化硅陶瓷在1200左右的高温下，仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。2.具有电学特性。 一些新型无机非金属材料可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝缘性材料常被用于集成电路的基板。3.具有光学特性。 有些新型无机非金属材料能发出各色的光，有的能透过可见光，有的能使红外线、雷达射线穿过。4. 具有生物特性。 有些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植入人体内，用这类材料制成的人造牙齿、人造骨骼，已被应用在医疗上。4.

7、 具有生物特性。用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。：Na2SiO3 Na2OSiO拆分原则：l 要领：两边原子个数守恒（原子个数比相等）l 格式：金属氧化物、二氧化硅、水l 顺序：金属按活动顺序表练习K(Al3Si3O10)(OH)2 拆成 K2O3Al2O36SiO22H2OAl2Si2O5(OH)4 拆成 Al2O32SiO22H2OKAlSi3O8 拆成 K2OAl2O36SiO2五、硅（Si） 硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体物理性质： 1、灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体 2、熔、沸点高、硬度大3、晶体硅是良好的半导体化学性质： 常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强

8、碱外不跟其他物质如：氧气、氯气、硫酸等起反应，但在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。1、与氟气反应 ： Si+2F2=SiF42、与氢氟酸反应 ：Si+4HF=SiF4+2H23、与强碱溶液反应 ： Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H24、与氯气反应 ： Si+2Cl2=SiCl4 （条件：加热）5、与氧气反应 ： Si+O2=SiO2 （条件：加热）存在 ： 在自然界中，没游离态的硅，以化合态存在，例如：硅酸盐等，在地壳中含量居第二位。用途 ： 集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。制备工业上： +C +Cl2 精馏+H2 SiO2 粗硅 SiCl4 Si 高温 高温 高温 高温SiO2+2C = 2CO+Si(含杂质的粗硅) 高温Si+2Cl2 = SiCl4生成的液态SiCl4经精馏、除硼、砷等，再用H2还原 高温SiCl4+2H2=4HCl+Si(纯度高的多晶硅)相应练习1已知硅与强碱氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 现把11.5g钠和4.2g硅同时投入100g水中，在标况下可收集到H2多少L？（提示：与Si反应的NaOH是过量的）（答案：VH2=5.6+6.72=12.32(L) ）练习2在实验室里，将细砂粉（SiO2）与镁粉混合加热，也可得到粗硅，反