二氧化硅和硅酸

第四章非金属及其化合物非金属氧、硅氮、氧NaCl构成地壳的骨架空气的主要元素SO2、NO2、CO影响大气质量的气态氧化物人体生理必需的食用盐

硅的化合物构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%以上。硅的广泛存在第一节无机非金属材料的主角——硅硅和碳的原子结构

碳是构成有机物的主要元素硅是构成岩石与许多矿物的基本元素SiC第一节无机非金属材料的主角——硅硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的(与碳不同)氧化物硅酸盐存在形式无游离态第一节无机非金属材料的主角——硅天然SiO2

结晶形（石英）无定形（硅藻土）纯净的SiO2晶体叫做水晶具有彩色环带状或层状的叫玛瑙1、二氧化硅的存在一、二氧化硅（SiO2）晶体二氧化硅无定形二氧化硅晶玛瑙SiO二氧化硅的晶体结构示意图2.二氧化硅的结构.SiO2原子晶体SiO二氧化硅的晶体结构示意图SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定

一、二氧化硅（SiO2）3、二氧化硅的物理性质物质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℃不溶大一、二氧化硅（SiO2）3、二氧化硅的物理性质

坚硬难熔的固体，不溶于水，不导电。纯净的二氧化硅晶体无色透明。一、二氧化硅（SiO2）4、二氧化硅的化学性质①酸性氧化物a.与碱反应：SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2Ob.与碱性氧化物反应：SiO2＋CaO==CaSiO3高温思考：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?因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。SiO2

＋2OH－=SiO32－＋H2O一、二氧化硅（SiO2）一、二氧化硅（SiO2）4、二氧化硅的化学性质②高温下与碳单质反应：SiO2+2C==Si+2CO↑高温工业上用此反应制备粗硅氧化产物是CO而不是CO2SiO2+3C==SiC+2CO↑高温（弱氧化性）一、二氧化硅（SiO2）4、二氧化硅的化学性质SiO2Si价值5元的沙子价值5000元的芯片用户沙滩点沙成金一、二氧化硅（SiO2）4、二氧化硅的化学性质③特性：SiO2+4HF=SiF4↑

+2H2O思考：2.为什么HF溶液不能用玻璃瓶存放?1.SiO2是不是两性氧化物?能与氢氟酸反应一、二氧化硅（SiO2）雕刻巧匠氢氟酸

玻璃光滑坚硬，用什么刀子能雕刻出这些花纹图案和刻度呢？当然用普通刀子是不能完成这一工艺的。说来有趣，找到能够在玻璃上自如地雕刻的特殊“刀子”，还是从发现一种会“啃”玻璃的化学物质开始的。

一、二氧化硅（SiO2）4、二氧化硅的化学性质④高温下与碳酸盐反应SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2↑高温SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2↑高温工业上制玻璃的反应原理一、二氧化硅（SiO2）5、二氧化硅的用途饰物现代通信光导纤维光学纤维胃镜石英坩埚二氧化碳二氧化硅状态物理性质化学性质与水与碱与碱性氧化物与酸用途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反应SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O固态熔沸点低气态熔沸点高、硬度大——

SiO2

＋4HF=SiF4↑＋2H2O

人工降雨，灭火等

装饰、石英坩埚、光纤等二氧化碳和二氧化硅的物理化学性质及用途比较高温二、硅酸（H2SiO3）

硅酸是一种不溶于水的弱酸，酸性比碳酸还弱，不能使指示剂变色。讨论：能用SiO2与水反应制得吗？由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的。如何制得硅酸？二、硅酸（H2SiO3）二、硅酸（H2SiO3）实验4-1在试管中加入3-4mLNa2SiO3溶液，滴入1-2滴酚酞溶液，再逐滴加入稀盐酸溶液，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。观察现象。1、硅酸的制备二、硅酸（H2SiO3）现象结论化学方程式溶液呈红色,加入盐酸溶液红色变浅并接近消失时,有白色胶状物质生成.硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl若改变操作顺序或盐酸过量，则会生成硅酸沉淀：Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl讨论：如何设计实验证明硅酸的酸性比碳酸弱？向Na2SiO3溶液里通入少量CO2气体:Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3若通入CO2气体过量:Na2SiO3+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2NaHCO3二、硅酸（H2SiO3）二、硅酸（H2SiO3）2、化学性质H2SiO3==SiO2+H2O△①硅酸不稳定，受热易分解：2、硅酸（H2SiO3）2、化学性质2NaOH+H2SiO3==Na2SiO3+2H2O②硅酸与碱溶液反应：硅胶多孔，吸水能力强，常用作干燥剂吸水二、硅酸（H2SiO3）Theend!三、硅酸盐硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。三、硅酸盐硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。1.硅酸钠（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗称为水玻璃，可制备硅胶、木材防火剂等三、硅酸盐放入蒸馏水现象结论放入Na2SiO3溶液硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。1.硅酸钠（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗称为水玻璃，可制备硅胶、木材防火剂等实验4-2三、硅酸盐放入蒸馏水现象结论水份蒸发后燃烧放入Na2SiO3溶液水份蒸发后不燃烧硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。1.硅酸钠（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗称为水玻璃，可制备硅胶、木材防火剂等实验4-2三、硅酸盐放入蒸馏水现象结论水份蒸发后燃烧放入Na2SiO3溶液水份蒸发后不燃烧水份蒸发后，失去防火作用防火效果好用作防火剂硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。1.硅酸钠（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗称为水玻璃，可制备硅胶、木材防火剂等实验4-2硅酸盐表示方法：硅酸盐的种类很多，结构复杂，为了方便记忆和计算，常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成原则：金属氧化物（较活泼较不活泼）——非金属氧化物方法：1、找组成元素2、写成氧化物的形式3、原子个数比不变4、检查有无遗漏2.硅酸盐组成表示三、硅酸盐Na2O·SiO2

2.硅酸盐组成表示三、硅酸盐Na2O·SiO2

3MgO·CaO·4SiO22.硅酸盐组成表示三、硅酸盐Na2O·SiO2

3MgO·CaO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO22.硅酸盐组成表示三、硅酸盐Na2O·SiO2

3MgO·CaO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2CaO·Na2O·6SiO22.硅酸盐组成表示三、硅酸盐Na2O·SiO2

3MgO·CaO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2CaO·Na2O·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O2.硅酸盐组成表示三、硅酸盐Na2O·SiO2

3MgO·CaO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2CaO·Na2O·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O2.硅酸盐组成表示三、硅酸盐无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃3.硅酸盐产品三、硅酸盐硅酸盐产品简介：产品主要原料主要设备反应条件主要反应或主要成分主要性质水泥粘土、石灰石、(石膏)适量水泥回转窑高温硅酸三钙：3CaO·SiO2硅酸二钙：2CaO·SiO2铝酸三钙：3CaO·Al2O3水硬性玻璃纯碱石灰石石英玻璃窑高温碳化硅(金刚砂,SiC)：硬度大硅钢：高导磁性硅橡胶：良好的弹性分子筛：吸附剂、催化剂传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥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、超导陶瓷等高压钠灯透明氧化铝陶瓷湖南省长沙市一中卫星远程学校生物陶瓷应用湖南省长沙市一中卫星远程学校用高温结构陶瓷做的发动机叶片湖南省长沙市一中卫星远程学校三、硅单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。熔沸点很高、硬度很大（结构类似金刚石）、是半导体。导电性介于导体和绝缘体之间。1、主要物理性质：2、化学性质：常温下硅单质的化学性质不活泼（1）常温下

只和F2

、HF、强碱反应Si+2F2===SiF4Si+4HF===SiF4+2H2

Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2（2）加热时能和O2反应Si+O2====SiO2△3、用途：半导体材料、制合金、制太阳能电池等硅的工业制法1、制粗硅SiO2+2C=Si+2CO↑Δ2、粗硅提纯Si+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si+4HClΔ随堂练习：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2、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.二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C.二氧化硅溶于水显酸性D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸BB3．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

4．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↑5．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D．碳酸钠溶液

B

B

C6．制造光导纤维的主要原料是（）A．晶体硅B．二氧化硅C