1、硅无机非金属材 (2)

1、第四章第四章 第一节第一节无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅第一课时u硅元素硅元素(silicon)(silicon)在地壳中的含量在地壳中的含量氧氧48.6%48.6%硅硅26.3%26.3%铝铝7.73%7.73%铁铁4.75%4.75%钙钙3.45%3.45%钠钠2.74%2.74%钾钾2.47%2.47%硅硅26.3%26.3%锦绣中华锦绣中华碳的原子结构碳的原子结构2 4 +6 碳是构成有机物的主要元碳是构成有机物的主要元素素, ,硅和碳一样硅和碳一样, ,最外层电最外层电子数都为子数都为4 4，其电子既不易，其电子既不易失去又不易得到电子失去又不易得到电子, ,主要主要形

2、成形成四价四价的共价化合物的共价化合物. .硅的原子结构硅的原子结构+142 8 4一、二氧化硅一、二氧化硅 1.1. 存在存在地球上存在的二氧化硅叫地球上存在的二氧化硅叫 ，约占地壳总质量，约占地壳总质量的的12%12%；其存在形态有；其存在形态有 和和 两大类。两大类。硅石硅石结晶形结晶形无定形无定形硅硅石石无定形无定形硅藻土硅藻土结晶形结晶形（石英晶体）（石英晶体）水晶水晶玛瑙玛瑙水晶水晶玛瑙玛瑙 石英坩埚石英坩埚（耐高温）（耐高温）玉石玉石沙子沙子( (作建作建筑材料）筑材料）2.2. SiOSiO2 2的用途的用途二氧化硅用来制光导纤维二氧化硅用来制光导纤维 光导纤维就是比头发丝还细

3、光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。的、能传导光信号的玻璃丝。制造光导纤维的材料就是二制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于氧化硅。光导纤维主要用于通讯、传感、测量等，光纤通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大，通讯的优点就是通信容量大，一对光纤上可同时传送一对光纤上可同时传送3 3万万门电话。门电话。 其性质主要与结构有关：其性质主要与结构有关：正四面体空间网状结构正四面体空间网状结构正四面体正四面体 空间网状结构空间网状结构 硅氧原子比例：硅氧原子比例：1 : 2 没有没有SiO2 分子存在，分子存在，只存在硅氧原子只存在硅氧原子3.3. SiOSiO2

4、2的结构的结构 硬度大硬度大 熔沸点高熔沸点高 难溶于水难溶于水根据根据SiOSiO2 2的存在应用，请你分析以下问题：的存在应用，请你分析以下问题：SiOSiO2 2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？具有哪些物理性质？化学稳定性如何？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？思考与交流思考与交流4. 物理性质物理性质（1）酸性氧化物酸性氧化物实验室盛装实验室盛装NaOHNaOH溶液溶液的试剂瓶为什么用橡的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？胶塞而不用玻璃塞？与碱性氧化物反应生成盐与碱性氧化物反应生成盐SiO2 CaO = CaSiO3 高温高温SiO2 2NaOH

5、= Na2SiO3 H2O硅酸钠硅酸钠（粘合性）（粘合性）盛放碱性溶液不能用玻璃塞盛放碱性溶液不能用玻璃塞不能用石英坩埚，瓷坩埚加热碱性物质不能用石英坩埚，瓷坩埚加热碱性物质5.化学性质化学性质连续剧绝命毒师连续剧绝命毒师白老师与杰西在制毒过程中被迫杀死一名毒白老师与杰西在制毒过程中被迫杀死一名毒贩，白老师交代杰西将尸体泡在装有贩，白老师交代杰西将尸体泡在装有氢氟酸氢氟酸的塑料桶中溶解。但杰西为了偷懒，直接将的塑料桶中溶解。但杰西为了偷懒，直接将氢氟酸倒入了氢氟酸倒入了浴缸（陶瓷主要成分是浴缸（陶瓷主要成分是SiO2）之中，导致整个浴缸从之中，导致整个浴缸从地板上脱落地板上脱落。化学性质很不活

6、泼，氢氟酸（化学性质很不活泼，氢氟酸（ HFHF）是唯一可以与之）是唯一可以与之反应的酸。反应的酸。SiO2+4HF=SiF4 +2H2O实验室能不能用玻实验室能不能用玻璃瓶盛装氢氟酸？璃瓶盛装氢氟酸？注意：玻璃中含有注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用，所以可以用HF来刻蚀玻璃。来刻蚀玻璃。（2）特性：特性：雕花玻璃雕花玻璃 1.1.制备制备实验操作实验操作实验现象实验现象结论结论_Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 ( (胶体胶体) )滴加酚酞后溶液呈滴加酚酞后溶液呈红红色，滴加稀盐酸后溶色，滴加稀盐酸后溶液红色变液红色变浅浅并接近消失时，有并接近消失时，有透明的硅酸透明的

7、硅酸凝胶生成凝胶生成二、硅酸二、硅酸Na2SiO3溶液呈溶液呈碱碱性；性；硅酸难溶于水硅酸难溶于水硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？么现象？为什么？硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。 因为发生下列反应：因为发生下列反应： SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3常温下，常温下，Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 +H2SiO3，说明说明H2CO3的酸性强于的酸性强于H2SiO32.

8、性质性质 物理性质：硅酸是一种物理性质：硅酸是一种白色胶状白色胶状的的固体固体，它，它不溶不溶于水于水；是一种很；是一种很弱弱的酸，的酸，不能使指示剂变色不能使指示剂变色。 化学化学性质：酸性比碳酸还弱且受热易分解。性质：酸性比碳酸还弱且受热易分解。 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3H2SiO3 = H2O + SiO23.硅胶硅胶硅胶硅胶用途用途H2SiO3的溶胶的溶胶硅胶硅胶硅酸凝胶硅酸凝胶干燥剂、催化剂的载体干燥剂、催化剂的载体制备制备脱水脱水二氧化碳二氧化碳 二氧化硅二氧化硅

9、状状 态态物理性质物理性质化化学学性性质质与水与水与碱与碱与碱与碱性氧性氧化物化物与酸与酸 用用 途途二氧化碳和二氧化硅的物理化学性质及用途比较二氧化碳和二氧化硅的物理化学性质及用途比较CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反应不反应SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O固固 态态熔沸点低熔沸点低气气 态态熔沸点高、硬度大熔沸点高、硬度大SiO2 4HF=SiF4 2H2O 人工降雨，灭火等人工降雨，灭火等 装饰、石英坩埚、光纤等装饰、石英坩埚、光纤等SiO2+ CaO = CaSiO3高温高温本节

10、课学习了哪些知识和学习方法？本节课学习了哪些知识和学习方法？通过本节课的学习你有哪些收获或感想？通过本节课的学习你有哪些收获或感想？不溶于水、极弱酸不溶于水、极弱酸( (酸性比碳酸还弱）酸性比碳酸还弱）制法：制法：SiOSiO3 32-2- + 2H + 2H+ += H= H2 2SiOSiO3 3SiOSiO3 32-2- + H + H2 2O +COO +CO2 2 =H =H2 2SiOSiO3 3+ CO+ CO3 32-2-H H2 2SiOSiO3 3+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O性质：性质：1.1.将足量的将足量的CO2通入通

11、入CaCl2溶液、澄清的石灰水、饱和的溶液、澄清的石灰水、饱和的NaCONaCO3 3溶液、硅酸钠溶液中，最终有沉淀生成的有哪些？溶液、硅酸钠溶液中，最终有沉淀生成的有哪些？课后习题课后习题2.2.硅在自然界最主要的存在形式是硅在自然界最主要的存在形式是( ( ) )硅硅 二氧化硅二氧化硅 硅酸盐硅酸盐A. B. C. D. 3.3.下列物质的变化，能通过一步化学反应完成的是下列物质的变化，能通过一步化学反应完成的是( () )A. SiO2 H2SiO3 B. N2 NO2C. Fe(OH)2 Fe(OH)3D. CO Na2CO34.4.光导纤维被认为是光导纤维被认为是2020世纪最伟大的

12、发明之一，它使信息科学世纪最伟大的发明之一，它使信息科学迅猛发展。光导纤维的主要成分是迅猛发展。光导纤维的主要成分是( ( ) )A. CaCO3 B. SiO2 C. Na2SiO3 D. CaSiO35.5.下列说法不正确的是下列说法不正确的是( ( ) )A. A. 因因SiO2不溶于水，故不溶于水，故SiO2不是酸性氧化物不是酸性氧化物B. B. 在反应在反应SiO22C=Si2CO中中SiOSiO2 2做氧化剂做氧化剂C. C. SiO2是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大D. D. 氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸氢

13、氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸6.6.下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ( ) )A. A. SiO2溶于水显酸性溶于水显酸性B. COB. CO2 2通入水玻璃可以得到硅酸通入水玻璃可以得到硅酸C. C. 由由Na2CO3 SiO2=Na2SiO3CO2可知硅酸的酸性比可知硅酸的酸性比碳酸的酸性强碳酸的酸性强D. D. SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸是酸性氧化物，它不溶于任何酸高温高温高温高温第四章第四章 第一节第一节无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅第二课时三、硅酸盐三、硅酸盐1.1.硅酸盐：由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐：由硅、氧和金属组成的化

14、合物的总称。2.2.组成的表示组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。例如：例如：硅酸钠硅酸钠( (Na2SiO3) )：_。长石长石( (KAlSi3O8) )：_。Na2OSiO2K2OAl2O36SiO2排列顺序排列顺序：较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物 较不活泼金属氧化物较不活泼金属氧化物 SiO2 H2O 改写前后化合价不变，注意原子守恒，检查有无缺漏改写前后化合价不变，注意原子守恒，检查有无缺漏物理性质物理性质白色固体，易溶于水白色固体，易溶于水俗名俗名泡花碱泡花碱，水溶液俗称，水溶液俗称水玻璃水玻璃与酸（盐酸、碳酸

15、等）反应，生与酸（盐酸、碳酸等）反应，生成硅酸凝胶成硅酸凝胶化学性质化学性质能制备硅胶和木材防火剂能制备硅胶和木材防火剂3.3.最简单的硅酸盐最简单的硅酸盐Na2SiO3Na2SiO3用途用途四、硅酸盐产品四、硅酸盐产品无无机机非非金金属属材材料料硅硅酸酸盐盐产产品品陶瓷陶瓷水泥水泥玻璃玻璃1 1、陶瓷、陶瓷陶瓷以陶瓷以黏土黏土为原料，具有抗为原料，具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。所喜爱。家用陶瓷家用陶瓷江西景德镇所烧制的瓷器江西景德镇所烧制的瓷器生产过程：生产过程

16、：黏土和石灰石黏土和石灰石两磨、一烧。两磨、一烧。研磨研磨煅烧煅烧再磨成细粉；再磨成细粉；硅酸三钙硅酸三钙(3CaOSiO2)硅酸二钙硅酸二钙(2CaOSiO2) 混合物混合物铝酸三钙铝酸三钙(3CaOAl2O3)水泥的生产原料：水泥的生产原料：普通硅酸盐水泥的成分：普通硅酸盐水泥的成分：2 2 、水泥、水泥 3 3、玻璃、玻璃纯碱、石灰石和石英纯碱、石灰石和石英生产过程：生产过程： Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3 +SiO2=CaSiO3 + CO2高温高温 高温高温 普通玻璃的生产原料：普通玻璃的生产原料：普通玻璃的成分：普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSi

17、O3和和SiO2组成的混合物组成的混合物或或Na2OCaO6SiO2有色玻璃有色玻璃钢化玻璃钢化玻璃加入了不同的金属氧化物加入了不同的金属氧化物普通玻璃加热接近熔化普通玻璃加热接近熔化再急速冷却再急速冷却钢化玻璃钢化玻璃柏林国会大厦柏林国会大厦奔驰汽车奔驰汽车梦幻巴黎梦幻巴黎石英玻璃石英玻璃4.4.三种常见的三种常见的硅酸盐硅酸盐产品产品硅酸盐产品硅酸盐产品原料原料主要设备主要设备水泥水泥水泥回转窑水泥回转窑玻璃玻璃玻璃熔炉玻璃熔炉陶瓷陶瓷石灰石、黏土石灰石、黏土纯碱、石灰石纯碱、石灰石 和石英和石英黏土黏土五、硅单质五、硅单质（1 1） 存在：存在：硅有晶体硅和无定形硅两种。硅有晶体硅和无定

18、形硅两种。（2 2） 物理性质：物理性质：晶体硅的结构类似于金刚石，晶体硅的结构类似于金刚石， 熔点熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。和沸点都很高，硬度大。(3)(3)用途用途电脑的中央处理器（电脑的中央处理器（CPUCPU）硅太阳能电池硅太阳能电池晶体硅的导电性介于导体和半导体之间晶体硅的导电性介于导体和半导体之间, ,是良是良好的好的半导体材料半导体材料, ,硅是信息技术的关键材料。硅是信息技术的关键材料。导电性介于导体和绝缘体之间。导电性介于导体和绝缘体之间。(4)(4)化学性质：化学性质： 常温下化学性质稳定，除氟单质、氢氟酸和常温下化学性质稳定，除氟单质、氢氟酸和强碱外，不与其他

19、物质发生反应。强碱外，不与其他物质发生反应。Si+2NaOH+H2O=NaSiO3+2H2 (5)(5)制法制法 SiO2 + 2C = Si + 2CO高温高温练习练习: :1.1.下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A.A.二氧化硅溶于水显酸性二氧化硅溶于水显酸性B.B.二氧化碳通入水玻璃二氧化碳通入水玻璃(Na(Na2 2SiOSiO3 3的水溶液的水溶液) )可以得到原可以得到原硅酸硅酸. .C.C.因为高温时因为高温时, ,二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳, ,所以硅酸的酸性比碳酸强所以硅酸的酸性比碳酸强. .D.D.二氧化硅是酸性氧化物二氧化硅是酸性氧化物, ,它不溶于任何酸它不溶于任何酸B2.2.硅酸钠溶液俗称水玻璃硅酸钠溶液俗称水玻璃, ,呈碱性呈碱性. .下列物质中下列物质中, ,能用带能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的