无机非金属材料的主角-硅PPT

无机非金属材料的主角硅(Si)硅和碳一样,其原子既不易失去电子，也不易得到电子，所以硅的化学性质不活泼,主要形成四价化合物．CSi碳是构成有机物的主要元素硅是构成岩石和许多矿物的主要元素从原子结构认识硅硅的存在与分布2.存在：硅是亲氧元素，具有亲氧性，没有游离态，只有化合态（以氧化物和硅酸盐的形式存在）1.分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。3.含量：在地壳中的含量仅次于氧，排在第二位结晶形（石英晶体）无定形——硅藻土水晶玛瑙一、二氧化硅（SiO2

）1.存在:硅石无色透明彩色环带或层状水晶玛瑙SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。结晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。硅原子——SiO2中氧原子与硅原子个数比为2：1，用SiO2来表示SiO2的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式。在SiO2中不存在分子，只有原子。[SiO4]四面体结构立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理和化学性质2.结构思考与交流物理性质:_____________________________化学稳定性:_________________________通常条件下，很稳定，硬度大、熔点高、难溶于水“反常”1：非金属氧化物的熔点一般都较低，但二氧化硅的熔点很高。3.二氧化硅的化学性质（通常很不活泼）（1）具有酸性氧化物的通性①与强碱反应生成盐和水

SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O

硅酸钠②与碱性氧化物反应生成盐（有粘性，常用做玻璃粘合剂）高温SiO2＋CaO

CaSiO3③不与水反应“反常”2:酸性氧化物（或酸酐）一般会与水反应生成相应的酸，但SiO2不行实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞

NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。原因SiO2

＋4HF=

SiF4↑＋2H2O此反应常用于雕刻玻璃（2）特性与氢氟酸HF反应思考:1.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？2.SiO2是两性氧化物吗？答：1.HF能腐蚀玻璃.因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。2.不是，两性氧化物能反应的要是大部分酸和碱。“反常”3：酸性氧化物一般不和酸反应，但SiO2能且只能与HF反应。（3）弱氧化性高温SiO2＋C

Si+2CO↑“反常”4：Si的还原性要大于C，但是C却可以还原出Si，这是因为在高温条件下生成了挥发性物质（气体）所导致的。不与氧化还原反应冲突。（4）与某些盐反应高温SiO2＋CaCO3

CaSiO3

+CO2↑高温SiO2＋NaCO3

NaSiO3

+CO2↑

二氧化碳

CO2二氧化硅

SiO2

状态

气态

固态熔沸点硬度熔沸很低熔点高，硬度大水溶性

能溶于水不溶于水化学性质与酸——

用途人工降雨，灭火,饮料等装饰品，造玻璃等与水反应与碱性氧化物与碱反应CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3不能反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O只能与氢氟酸反应SiO2＋CaO=CaSiO3高温二氧化硅和二氧化碳的性质比较高温4.SiO2的用途耐高温导光性

现代通信用光缆光学纤维胃镜用光导纤维做无开刀手术光导纤维手术头灯光导纤维1.熔融烧碱应选用的器皿是A.石英坩埚B.生铁坩埚C.普通玻璃坩埚D.陶瓷坩埚3.下列说法正确的是（）A.硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在B.1mol二氧化硅中含有1mol分子，1molSi和2molOC.二氧化硅溶于水显酸性D.二氧化硅是酸性氧化物，可以和碱反应2.下列物质中主要成分不是二氧化硅的是（

）A．石英 B．光导纤维C．玛瑙

D．太阳能电池4.下列关于SiO2和CO2的说法中正确的是()A．CO2、SiO2分别是碳酸和硅酸的酸酐B．CO2和SiO2与水反应分别生成相应的酸C．CO2是酸性氧化物，SiO2是两性氧化物D．CO2和SiO2都是由相应的分子组成的二、硅酸(H2SiO3)

硅酸是一种白色粉末状的固体，它不溶于水；是一种弱酸，酸性比碳酸还弱，电离很弱，不能使指示剂变色。思考二氧化硅与水可以用来制硅酸吗？如何制得硅酸呢？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①滴入酚酞溶液呈红色①Na2SiO3溶液呈碱性Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl实验探究②滴入盐酸有凝胶产生②硅酸难溶于水硅酸制取原理：“强酸制弱酸”（重点）用比其酸酸性强的酸和相应的盐反应1.用盐酸制取碳酸2.用盐酸制取硅酸3.向Na2SiO3溶液中通如CO2也可生成H2SiO3方程式：Na2SiO3

+H2O+CO2=Na2CO3

+H2SiO3↓离子：SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3↓结论：酸性强弱：盐酸＞碳酸＞硅酸生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流动），硅酸凝胶经过干燥脱水就形成硅胶。硅胶的用途：干燥剂（吸水），吸附剂（多孔），催化剂的载体。2.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（）A．CO2→H2CO3 B．SiO2→Na2SiO3

C．Na2O2→Na2CO3 D．SiO2→H2SiO31.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是 （）A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水 B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀四、硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定。硅酸钠（Na2SiO3),

其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。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2、硅酸盐组成表示硅酸钠（Na2SiO3)

镁橄榄石（Mg2SiO4）钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2ONa2O

·SiO22MgO

·SiO2CaO

·Al2O3·3SiO2·3H2O

K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2OK(Al3Si3O10)(OH)2练习传统无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃阅读教材78-793、硅酸盐产品陶瓷玻璃水泥

3、硅酸盐产品陶瓷玻璃水泥

生产原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）生产设备：陶瓷窑生产过程：混合-成型-干燥-烧结-冷却主要性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型陶瓷生产原料：纯碱、石灰石、石英（Na2CO3、CaCO3、SiO2）生产设备：玻璃窑反应原理：主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2高温SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑

SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑

高温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玻璃生产原料：石灰石、黏土（CaCO3、Al2O3·2SiO2·2H2O）生产设备：水泥回转窑主要成分：3CaO·SiO2

2CaO·SiO2

3CaO·Al2O3水泥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4、分子筛新型无机非金属材料：新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等科学视野图4-10生物陶瓷制成的人造骨硅酸盐无机非金属材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料陶瓷玻璃水泥高温结构陶瓷压电陶瓷透明陶瓷超导陶瓷硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体物性：化性：1、灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体2、熔点高、硬度大硅的化学性质不活泼，常温下，与氢氟酸、氟气、强碱反应。加热情况下，也能跟一些非金属(Cl2O2)反应。一、硅单质1、