第一节 无机非金属材料的主角-硅

第一节无机非金属材料的主角

—硅第四章非金属及其化合物1、画出碳和硅的原子结构示意图分析：既不易失电子，又不易得电子，主要形成四价的化合物。硅元素（Si）硅在自然界的存在形态：——没有游离态，只有化合态，以二氧化硅和硅酸盐的形式存在于岩石和矿物中。

2、硅元素在自然界中的存在1、存在硅石（12%）结晶形：石英无定形（沙子）水晶玛瑙……一、二氧化硅2、物理性质难溶于水的固体，硬度大，溶、沸点高。石英晶体是结晶的二氧化硅，石英中无色透明的晶体就是通常所说的水晶石英具有彩色环状或层状的称为玛瑙。沙子中含有小粒的石英晶体。沙子的主要成分就是SiO2SiO2与CO2的比较物质SiO2CO2状态（常温）气体熔点-56.6℃

沸点-78.5℃

溶解性1：1硬度固体1610℃2230℃不溶大SiO3、结构四面体结构，每个Si接4个O，每个O接2个Si，是由Si和O按1：2的比例所组成的立体网状结构的原子晶体。金刚石石英研钵光导纤维4、二氧化硅的用途坩埚工艺品和饰物5、化学性质—性质稳定,不活泼SiO2+CaO===CaSiO3

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O高温（1）酸性氧化物A、与强碱生成硅酸盐和水B、与碱性氧化物生成盐4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O（2）SiO2的特性A、与氢氟酸（HF）反应*用途：雕刻玻璃B、弱氧化性（一般Si的还原性比C强）SiO2+2C==Si+2CO↑

高温高温SiO2+2Mg==Si+2MgONa2CO3

+SiO2==Na2SiO3

+CO2

↑

（3）与Na2CO3反应（制玻璃时）

高温6、二氧化硅的危害长期吸入含SiO2的粉尘会患硅肺病(矽肺)。思考：1、为什么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SiO2）？2、实验室能否用玻璃瓶保存氢氟酸？－－用塑料瓶保存氢氟酸【实验4-1】向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸现象结论方程式滴入酚酞溶液呈红色，Na2SiO3呈碱性Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl滴入盐酸生成胶状沉淀。硅酸难溶于水二.硅酸(H2SiO3)1、硅酸的制备（1）SiO2不溶于水，不能和水化合生成酸。实验室通过可溶性硅酸盐与其他酸制得。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaClNa2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4(强酸制弱酸)(1)弱酸性：酸性比碳酸还要弱，不能使石蕊变红。只能与强碱反应。Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓

(2)不稳定（比H2CO3稳定）受热易分解：

(3)硅酸在水中的溶解度很小。H2SiO3==SiO2+H2O△2、硅酸的性质H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O(硅酸钠水溶液敞口放置会产生白色浑浊，需密封保存)

生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。常常用做干燥剂。也可用做催化剂的载体。3、硅酸的用途１、硅酸钠：俗称泡花碱，可溶于水，水溶液俗称“水玻璃”，呈碱性。具有粘性和阻燃性。是制备硅胶和木材防火剂等的原料。还可以作为矿物胶，可用作肥皂填料、及胶粘剂等。在空气中易变质。

三、硅酸盐——由硅、氧和金属组成的化合物的总称。结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定、耐高温。【实验4-2】放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火（制备木材防火剂的原料）硅酸盐的丰富性和多样性（阅读课本）科学视野2、

硅酸盐组成的表示（课本P77）

活泼金属氧化物·不活泼金属氧化物·二氧化硅·水钾云母：K2H4Al6Si6O24K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O（1）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：主要成份：硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅高温SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2高温3、硅酸盐产品玻璃玻璃有色玻璃钢化玻璃加入了不同的金属氧化物普通玻璃加热接近熔化再急速冷却（2）水泥原料：黏土、石灰石、石膏设备：水泥回转窑条件：高温煅烧主要成份：硅酸三钙：3CaO·SiO2硅酸二钙：2CaO·SiO2铝酸三钙：CaO·Al2O3水泥（3）陶瓷原料：黏土设备：陶瓷窑条件：高温烧结陶器瓷器（4）具有特殊功能的含硅物质：①、碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。②、硅钢（铁合金）导磁性良好，用作变压器铁芯。③硅橡胶（具有均匀微孔结构的铝硅酸盐。）

④分子筛(最好的既耐高温又耐低温的橡胶)新型无机非金属材料之一：高温结构陶瓷、压电陶瓷新型陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等

四、硅（Si）单质硅有晶体硅和无定形硅两种１、物理性质：灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体，熔、沸点高。晶体硅是良好的半导体。２、化学性质：（1）常温下不活泼，只与氢氟酸、氟气、强碱溶液反应。Si+F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑

Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+H2↑

（2）加热下能与一些非金属反应Si+Cl2==SiCl4Si+O2==SiO2Si+C==SiC高温高温高温（1）SiO2+2C==Si+2CO↑（粗硅）若C过量：

SiO2+3C==SiC+2CO↑（2）

Si+2Cl2==SiCl4（3）SiCl4+2H2==Si+4HCl

（高纯硅）3、硅的制备高温高温高温高温4、硅的用途制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，制成太阳能电池（光电池），制造合金。集成电路晶体管SiF4SiO2Na2SiO3H2SiO3CaSiO3Si1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质（）A.熔点很高B.与水反应生成对应的酸C.可与烧碱反应生成盐D.坚硬2.赏心悦目的花瓶图案是用下列物质的一种对玻璃进行刻蚀而形成的,这种物质是（）A.盐酸B.氢氟酸C.烧碱D.纯碱BB3、下列试剂不能贮存在磨砂玻璃塞的试剂瓶里的是（）A.HNO3溶液B.KOH溶液C.盐酸D.NaCl溶液4.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（）A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3

C.Na2O→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3DB6．要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是()A.纯碱溶液B.盐酸C.硫酸D.苛性钠溶液B5.将过量的CO2分别通入：①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是()A．①②③④B．②④C．①②③D．②③B7．下列反应能说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↑8．下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是()A.烧碱溶液B.浓硫酸C.氢氟酸