我和硅元素的亲密接触龚珊

无机非金属材料的主角——硅龚珊H2SiO3SiSiO2SiO2玻璃陶瓷SiO2SiNa2SiO3CaSiO3SiO2水泥碳硅元素在自然界“主角”地位对比岩石沙子土壤Si在自然界没有游离态，只有化合态，全部以熔点很高的氧化物SiO2及硅酸盐形式存在。因为硅是一种亲氧元素C在自然界既有游离态，又有化合态。游离态有金刚石等；而化合态是在地壳中主要形成石灰岩和碳酸盐等矿物，CO2通常以分子形式存在于大气中，通过光合作用碳元素进入有机世界。碳硅元素在自然界“主角”地位对比第ⅣA族的二兄弟碳和硅—豪门二杰碳元素硅元素形成了无数种构成人类和其它地球生物等的有机物，“统治了有机界”。煤、石油等有机化产品和材料是现代化的基石构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤，“统治了地壳”硅是构成岩石与许多矿物的基本元素,“统治无机矿物界”硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异原子结构示意图SiC常温下不活泼常温下很稳定化学性质原子结构用途一、硅单质（Si）2、物理性质有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，脆。1、存在形式{晶体硅无定形硅导电性介于导体和绝缘体之间（半导体）晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料硅太阳能电池电脑的中央处理器（CPU）3、化学性质常温下不活泼，常温下可以和F2、HF及强碱反应，加热条件下可与O2或Cl2反应Si4HF===SiF4↑2H2↑

Si2NaOHH2O==Na2SiO32H2↑

Si2F2===SiF4↑

SiO2===SiO2Si2Cl2===SiCl44、制法SiO22C===Si2CO↑高温工业上用此反应制备粗硅，这就是“从沙滩到用户”！硅石结晶形（石英）无定形硅藻土无色透明彩色环带或层状水晶玛瑙二、二氧化硅（SiO2）（1二氧化硅的存在沙子中含小粒的石英晶体四面体中Si在中心，O在4个顶角，许多这样的四面体又通过顶角的O相连，每个Si与4个O相连，每个O与2个Si相连，即Si和O按1：2组成的立体网状结构。（2）正四面体空间网状结构硅氧比例：1：2没有SiO2分子存在只存在硅氧原子微观结构用途坚硬、熔点高、受压不易变形结构松散、易被压缩物理性质碳硅氧化物结构、性质、用途对比化学稳定性：稳定性好，很不活泼。除氢氟酸外一般不与其它酸反应，可与强碱反应，属酸性氧化物（3）化学性质Ⅰ、特性SiO24HF=SiF4↑2H2O盛放氢氟酸的试剂瓶应该用什么材质？氢氟酸试剂瓶上可能会有什么危险品标志？想一想注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来刻蚀玻璃。SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2OⅡ、酸性氧化物（Ⅰ）与碱反应（Ⅱ）与碱性氧化物反应SiO2＋CaO＝CaSiO3高温（Ⅲ）与盐反应SiO2＋CaCO3

＝CaSiO3+CO2高温SiO2＋Na2CO3＝Na2SiO3CO2高温实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么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。想一想知识拓展：粗硅的提纯SiO2粗硅SiCl4SiCCl2精馏H2高温高温高温SiO22C==2CO↑Si含杂质的粗硅Si2Cl2==SiCl4液态生成的液态SiCl4经精馏、除硼、砷等，再用H2还原SiCl42H2==4HClSi纯度高的多晶硅高温高温高温CO2SiO2物质分类与碱性氧化物反应与碱反应与水反应与盐反应特殊反应－－－－－CO2＋Na2O＝Na2CO3CaO＋SiO2==CaSiO3高温CO2＋2OH-＝CO32-H2OCO2＋OH-＝HCO3-SiO2＋2OH-＝SiO32-H2OCO2＋H2OH2CO3不反应Na2CO3SiO2===Na2SiO3CO2↑

CaCO3SiO2===CaSiO3CO2↑高温高温SiO24HF=SiF4↑2H2O2CSiO2==Si2CO↑高温回顾：碳与硅的氧化物性质对比Na2CO3H2OCO2=NaHCO3酸性氧化物三、用途广泛的硅酸（H2SiO3）硅酸是一种白色粉末状的固体，它不溶于水；是一种很弱的酸，不能使指示剂变色。硅酸H2SiO3H2SiO32NaOH==Na2SiO32H2O②不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解∆H2SiO3==H2O+SiO2①弱酸性。只能与强碱发生中和反应硅酸盐H2SiO3如何制备呢？O2O2NaOHNaOH原理：可溶性硅酸盐和酸反应实验探究：硅酸的制备实验探究探究硅酸的制备试剂实验原理实验步骤实验现象分析与结论交流与反思碳酸的酸性比硅酸强，硅酸是一种胶体。硅酸钠溶液遇酚酞变红，滴入盐酸或通入二氧化碳后，红色逐渐变浅，生成胶状白色固体。硅酸钠溶液、酚酞、盐酸、大理石Na2SiO32HCl=H2SiO3胶体2NaClNa2SiO3CO2H2O=H2SiO3胶体Na2CO3酸的强弱比较盐酸>醋酸>碳酸>硅酸四、结构复杂的硅酸盐硅酸钠Na2SiO3Na2O·SiO2=高岭石Al2Si2O5OH4=Al2O3·2SiO2·2H2O石棉CaMg3Si4O12=CaO·3MgO·4SiO2见书P77资料卡片高岭石：Al2Si2O5OH4钙长石：CaAl2SiO6Al2O3·2SiO2·2H2OCaO·Al2O3·SiO2正长石：AlSi3O８2O·Al2O3·6SiO2*氧化物的顺序:活泼金属氧化物·较不活泼金属氧物·二氧化硅·水·硅酸钠（Na2SiO3硅酸钠：最简单的硅酸盐，可溶于水，又名“泡花碱”，水溶液俗称“水玻璃”，常用制硅胶、作黏合剂、防腐剂和耐火材料等。放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论水蒸发后，滤纸着火燃烧水蒸发后，滤纸不易着火燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火无机非金属材料与硅酸盐工业玻璃水泥陶瓷玻璃主要原料：纯碱石灰石石英glass水泥主要原料：黏土石灰石Al2O3·2SiO2·2H2Ocement1、混合2、成型以黏土为原料经高温烧结而成。Al2O3·2SiO2·2H2O陶瓷ceramics3、经干燥后高温灼烧4、上釉彩5、高温釉烧完成总结：传统无机非金属材料硅酸盐工业主要原料主要成分种类水泥工业玻璃工业陶瓷工业黏土石灰石石膏3CaO·