高一化学第四章第一节无机非金属材料的主角

1、 硅硅硅在地壳中含量第二，硅的氧化物及硅酸盐构成的硅在地壳中含量第二，硅的氧化物及硅酸盐构成的岩石、岩石、 沙子和土壤，约占地壳的沙子和土壤，约占地壳的9090以上。以上。从原子角度认识硅原子从原子角度认识硅原子既不易失去电子，也不易得到电子，主要既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成四价化合物形成四价化合物CSi1在地壳中的含量仅次于 ，居于第 位；2在自然界中没有 态的硅，只有以 态存在的硅。如 、 等；3化合态的硅广泛存在于地壳的各种 和 里，是构成 和 的主要成分。化合化合二氧化硅二氧化硅硅酸盐硅酸盐矿物矿物岩石岩石矿物矿物岩石岩石二二氧氧游离游离岩石岩石沙滩沙滩土壤土壤硅酸盐硅酸盐

2、二氧化硅二氧化硅Si（ SiO2 ）结晶形（石英晶体）结晶形（石英晶体）无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶玛瑙玛瑙天然的天然的SiOSiO2 2称为称为硅石硅石硅石硅石无色透明无色透明彩色环带或层状彩色环带或层状水晶水晶玛瑙天然水晶天然水晶紫水晶紫水晶蔷薇石英蔷薇石英茶晶茶晶黄水晶黄水晶天然玛瑙天然玛瑙 纯净硅藻土纯净硅藻土硅藻土硅藻土滤芯滤芯硅藻土催化剂载体硅藻土催化剂载体 本质上是含水的无定本质上是含水的无定形二氧化硅形二氧化硅，优质的天然硅藻，优质的天然硅藻土土SiOSiO2 2含量一般在含量一般在70%70%以上。以上。硅藻土具有良好的化学惰性、硅藻土具有良好的化学惰性、合适的比表面、良

3、好的孔隙率合适的比表面、良好的孔隙率以及耐磨、耐酸、耐热等特性以及耐磨、耐酸、耐热等特性四面体四面体 每每1个个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原子，原子，Si在中心在中心,O在四个顶角在四个顶角. 金刚石的结构金刚石的结构金刚石的晶体结构 二氧化硅的晶体结构 看到这样两张图片，你能产生哪些联想？SiO二氧化硅晶体结构二氧化硅晶体结构基本结构单元基本结构单元SiO2晶体的基本结构单元呈晶体的基本结构单元呈 形，每个形，每个Si原子周围原子周围结合结合 个个O，每个，每个O原子跟原子跟 个个Si相结合，相结合，Si与与O原子原子按按 的比例组成的比例组成 的晶体。的晶体。四面体四面体421：

4、2立体网状立体网状用用SiOSiO2 2来表示二氧化硅的组成来表示二氧化硅的组成, ,表示表示O O与与SiSi的原子个数比的原子个数比, ,不是分子式是化学式，晶体中不存在单个不是分子式是化学式，晶体中不存在单个SiOSiO2 2分子。分子。3.应用应用SiO2的的网状结构网状结构决定它具决定它具有优良的物理化学性能，加上有优良的物理化学性能，加上SiO2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用着在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用着水晶制品水晶制品玛瑙制品玛瑙制品饰饰品品4.物理性质：物理性质： .根据根据SiOSiO2 2的存在和应用，请你分析以下问题：的存在和应

5、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？化学性质：化学性质： .硬度大，熔沸点高，不溶于水硬度大，熔沸点高，不溶于水通常很稳定通常很稳定【 讨论讨论 】为什么实验室中盛放碱液的试为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？( (玻璃中含玻璃中含有有SiOSiO2 2) )二氧化硅是坚硬、难熔的固体，二氧化硅是坚硬、难熔的固体，不不溶于水，溶于水，不导电不导电，纯净纯净的二氧化硅晶体的二氧化硅晶体无色透明无色透明。 = 是是 性氧化物性氧化物不能与水反应不能与水反应注意：保存碱性试剂只能用橡皮塞

6、，酸性试剂用玻璃塞注意：保存碱性试剂只能用橡皮塞，酸性试剂用玻璃塞俗称水玻璃，俗称水玻璃，我是粘结剂我是粘结剂哦哦酸酸与碱反应与碱反应与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应不与水反应不与水反应与酸只与与酸只与HF反应（特性）反应（特性）（唯一与（唯一与SiO2反应的酸）反应的酸）SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O此反应可用于工此反应可用于工艺上雕刻玻璃，艺上雕刻玻璃，保存氢氟酸只能保存氢氟酸只能用塑料瓶用塑料瓶二氧化硅既能与氢二氧化硅既能与氢氧化钠反应又能与氧化钠反应又能与氢氟酸反应，能否氢氟酸反应，能否说二氧化硅是两性说二氧化硅是两性氧化物？氧化物？在玻璃表面涂上一层石蜡在玻璃表面涂

7、上一层石蜡在石蜡上雕刻出花纹，向在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸挖空部分加少量氢氟酸洗掉酸并去掉石蜡洗掉酸并去掉石蜡与水反应与水反应与碱性氧化物与碱性氧化物反应反应与碱反应与碱反应CO2 + H2O = H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3不能反应不能反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O只与氢氟酸反应只与氢氟酸反应气气 态态固固 态态熔沸很低熔沸很低熔点高，硬度大熔点高，硬度大 能溶于水能溶于水不溶于水不溶于水人工降雨，灭火人工降雨，灭火,饮料等饮料等光纤等光纤等二氧化碳与二氧化硅比较二氧化碳与二氧化硅比较试剂试剂二氧化硅二氧化

8、硅氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液氢氟酸氢氟酸浓硫酸浓硫酸 试剂瓶试剂瓶细口磨口塞细口磨口塞广口瓶广口瓶细口塑料瓶细口塑料瓶细口橡皮塞细口橡皮塞 1 1、 实验室有五种试剂，根据它们各自的实验室有五种试剂，根据它们各自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。课堂练习课堂练习1.1.硅酸的制备硅酸的制备方案方案1：利用：利用SiO2与水反应制取与水反应制取方案方案2：强酸制弱酸：强酸制弱酸提示提示：酸性：酸性：HCIH2CO3H2SiO3发散思维：硅和碳同一主族，都为发散思维：硅和碳同一主族

9、，都为+4价，碳酸价，碳酸制取与硅酸制取应有一定相似之处制取与硅酸制取应有一定相似之处 Na2SiO3溶液呈溶液呈 性，性，硅酸是一种硅酸是一种 滴加酚酞试液后溶滴加酚酞试液后溶液呈液呈 色色,滴加稀滴加稀盐酸后溶液变为无色盐酸后溶液变为无色,有有 结论结论实验现象实验现象实验操作实验操作NaNa2SiOSiO3溶液与盐酸和反应的化学方程式：溶液与盐酸和反应的化学方程式： ；红红碱碱白色的胶状沉淀生成白色的胶状沉淀生成Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl不溶于水的白不溶于水的白色固体色固体1.1.硅酸的制备硅酸的制备1.制备制备Na2SiO3 + 2HCl=H2SiO3 +

10、NaCl2.物理性质物理性质白色的不溶于水的固体白色的不溶于水的固体3.化学性质化学性质极弱酸性，比碳酸还弱，不能使指示剂变色极弱酸性，比碳酸还弱，不能使指示剂变色不稳定性不稳定性 H2SiO3 SiO2 +H2O NaNa2SiOSiO3溶液与溶液与COCO2反应的化学方程式：反应的化学方程式：酸性酸性: :碳酸比硅酸碳酸比硅酸强强Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+ H2SiO3Na2SiO3与酸反应时生成的硅酸逐渐聚合而形成与酸反应时生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶硅酸溶胶（能流动）（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形，当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸成硅酸凝胶（不能流动）凝

11、胶（不能流动），硅酸凝胶经过，硅酸凝胶经过干燥脱水就干燥脱水就形成硅胶形成硅胶。.硅胶的用途：硅胶的用途：干燥剂（吸水），干燥剂（吸水），吸附剂（多孔），吸附剂（多孔），催化剂的载体。催化剂的载体。1硅酸盐及其性质硅酸盐及其性质硅酸及其缩水结合而成的各种酸所对应的盐统称硅酸盐。(1)化学式表示法化学式表示法，如：硅酸钠：Na2SiO3、硅酸钙：CaSiO3，此法用于组成简单的硅酸盐。(2)氧化物表示法氧化物表示法，硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，种类很多，结构复杂，常用氧化物的形式来表示组成。其表示方式：例如，硅酸钠：Na2SiO3Na2OSiO2高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O

12、32SiO22H2O。活泼金属氧化物活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅二氧化硅水水1氧化物的排列顺序活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水2氧化物之间以“”隔开。3氧化物前的化学计量数配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成。4化学计量数配置出现分数应化为整数。例如：钠长石NaAlSi3O8不能写成 Na2O Al2O33SiO2，应写成Na2OAl2O36SiO2。5各元素化合价保持不变。6变价元素按“先低价后高价”的规律书写。2121例题：例题：“911”事件发生后，美国世贸大厦轰然倒下。在清理废墟中，人们发现有很多石棉。石棉是一种具有压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐

13、火焰、耐酸和碱腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐。石棉有毒，能使人患肺癌。(1)有一种石棉矿叫做青石棉，其化学式为Na2Fe5Si8H2O24，写成氧化物形式的化学式为_。(2)三硅酸镁是一种胃病患者常用的制酸剂，试写出三硅酸镁(Mg2Si3O8nH2O)中和胃酸(主要成分为盐酸)的化学反应方程式_。(3)生产玻璃的原料之一是正长石KAlSi3Ox，x是_，以氧化物形式表示为_。NaNa2 2O3FeOFeO3FeOFe2 2O O3 38SiO8SiO2 2HH2 2O O。Mg2Si3O8nH2O4HCl=2MgCl23SiO2(n2)H2OK2OAl2O36SiO28名名 称：硅酸钠。称：硅酸钠

14、。分子式：分子式：Na2SiO3性性 质：白色晶体，可溶质：白色晶体，可溶 于水，其水溶液于水，其水溶液 俗称俗称“水玻璃水玻璃” 和和“泡花碱泡花碱”用用 途：是制造硅胶和木途：是制造硅胶和木 材防火剂等的原材防火剂等的原 料。料。实验实验4-2（P77）当水分蒸当水分蒸发后燃烧发后燃烧当水分蒸发后当水分蒸发后不易燃烧不易燃烧用水玻璃浸泡过的木用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火材或织物可防火用水浸泡过的木用水浸泡过的木材或织物可燃烧材或织物可燃烧制备木材防制备木材防火剂的原料火剂的原料(1)Na2SiO3是极少数可溶于水的硅酸盐的一种，其他可溶性的硅酸盐还有 。(2)Na2SiO3的水溶液俗称

15、 ，是建筑业中常用的一种 ，也是一种矿物胶；用水玻璃浸泡过的木材、纺织品既 又 。(3)Na2SiO3溶液呈碱性，易吸收空气中的CO2，化学方程式 ，因此Na2SiO3溶液要 保存。K2SiO3水玻璃水玻璃耐腐蚀耐腐蚀不易着火不易着火密封密封黏合剂黏合剂H2O=Na2CO3H2SiO3Na2SiO3CO2锆石（锆石（ZrO2.SiO2)红柱石红柱石(Al2O3.SiO2)石榴子石石榴子石(3CaO.Al2O3.3SiO2)橄榄石橄榄石(2MgO.SiO2)常见的硅酸盐常见的硅酸盐 三大硅酸盐产品：陶瓷、水泥、玻璃三大硅酸盐产品：陶瓷、水泥、玻璃t硅酸盐很早就为我们的生活造福了！中国古代出中国古

16、代出土的陶器土的陶器古老的建筑离不古老的建筑离不开陶瓷砖瓦开陶瓷砖瓦CHINA陶瓷陶瓷白如玉、薄如纸、明如镜、声如磬白如玉、薄如纸、明如镜、声如磬日用器皿、建筑饰材、卫生洁具日用器皿、建筑饰材、卫生洁具陶器的制作工序陶器的制作工序氮化硅陶瓷制品氮化硅陶瓷制品新型陶瓷制成的人造骨新型陶瓷制成的人造骨玻璃让我们的生活变得更加明亮和璀璨玻璃的制作工序玻璃的制作工序变色玻璃变色玻璃钢钢化化玻玻璃璃光学玻璃光学玻璃防火防弹玻璃防火防弹玻璃现代建筑业的宠儿水泥水泥的制造工序水泥的制造工序雄伟的体育馆雄伟的体育馆 三峡工程三峡工程世贸大厦世贸大厦黏土、石灰石黏土、石灰石石灰石、纯碱、石英石灰石、纯碱、石英黏

17、土黏土水泥回转窑水泥回转窑玻璃熔炉玻璃熔炉陶瓷窑陶瓷窑高温高温硅单质直至19世纪才诞生1823年年 瑞典贝采利乌斯瑞典贝采利乌斯（Jons Jacob Berzelius）用金属钾还原四氟化硅制得用金属钾还原四氟化硅制得单质硅单质硅 。四、硅单质四、硅单质1、存在：硅有晶体硅和无定形硅两种。、存在：硅有晶体硅和无定形硅两种。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、化学、化学性质：性质：常温下硅单质的化学性质不活泼常温下硅单质的化学性质不活泼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。Si + O2 = SiO2-1-在高温条件下，单质硅能与在高温条件下，单质硅能与O2和和Cl2等非金属等非金属单质反应。单质反应。常温下化学性质不活泼，只能跟常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和和 NaOH溶液反应。溶液反应。Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2SiO2 SiO24、制法、制法SiO2 + 2C = Si + 2CO高温高温硅的工业制法 价值价值5元的沙子元的沙