【课件】无机非金属材料课件 2023-2024学年下学期高一化学人教版（2019）必修第二册

非金属材料及其化合物

二氧化硅和硅酸硅酸盐和硅单质

硅酸盐是由_____、____和_______元素组成的化合物的总称。硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般都___________，化学性质__________。硅氧金属不溶于水稳定二、硅酸盐普通玻璃Na2CaSi6O14思考:

怎样将它们的化学式改写得简单一点?

长石K2Al2Si6O16硅酸盐的表示方法：①化学式法（表示组成简单的硅酸盐）：②氧化物法（表示复杂的硅酸盐）：如：硅酸钠：Na2SiO3硅酸钙：CaSiO3如：硅酸钠：Na2O·

SiO2硅酸钙：CaO·SiO2用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成书写原则要领：①各元素原子总个数比符合原来的组成

②分数化整格式：金属氧化物·

二氧化硅·

水顺序：按金属活动顺序表依次排列Na2SiO3:KAlSi3O8：CaMg3Si4O12：Al2(Si2O5)(OH)4：如何用氧化物法表示硅酸盐？CaO34Al2O3·2SiO2

·2H2O

MgO·SiO2

·Na2O·SiO2

Al2O3K2O6SiO2

··2()12分数化整最简单的硅酸盐------硅酸钠

易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，黏性很强。1、物理性质：

硅酸钠水溶液呈碱性，易吸收空气中CO2而变质2、化学性质：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3(胶体)+Na2CO3

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）[实验4－2]①

Na2SiO3溶液（水玻璃）——

木材防火、黏胶剂等3、硅酸钠（Na2SiO3）的应用②制备硅酸：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3(胶体)+Na2CO3传统的三大硅酸盐产品1、陶瓷2、水泥3、玻璃使用量最大的无机非金属材料重点掌握硅酸盐的用途陶瓷：产品成分：复杂，主要是硅酸盐制造原料：黏土生产条件：高温烧结传统的三大硅酸盐产品水泥主要原料主要设备主要成分性质应用黏土石灰石石膏水硬性水泥回转窑3CaO·SiO22CaO·SiO2

3CaO·Al2O3水泥沙浆混凝土钢筋混凝土

玻璃主要原料主要设备主要成分纯碱、石灰石、石英

玻璃窑

Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

玻璃窑中发生的主要反应：玻璃、水泥、陶瓷生产的共同点：

都在高温下，发生了复杂的物理和化学变化。原料都有含硅元素的物质，产品都含有硅酸盐，且都是混合物。（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。常作吸附剂）④分子筛(最好的既耐高温又耐低温的橡胶)三、硅单质——良好的半导体材料硅（Si）物性：1、灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体2、熔、沸点高、硬度大(1)在自然界中硅元素只有化合态，无游离态；(2)与碳相似，单质硅也有晶体硅和无定形硅。(1)常温下：①Si+2F2=SiF4②Si+4HF=SiF4↑+2H2↑③Si+2KOH+H2O=K2SiO3+2H2↑注：除氟气、氢氟酸和强碱外,其它氧化剂，如Cl2、O2、H2SO4、HNO3等常温下都不与硅起反应。化性：硅的化学性质不活泼。(2)加热时：与某些非金属反应5、工业制粗硅：粗硅提纯Si+2Cl2===SiCl4SiCl4+2H2===Si+4HClSi+O2==SiO2△SiO2+2C===Si+2CO高温用途

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,信息技术的关键材料。

集成电路

晶体管硅在能源方面的用途单晶硅电池板晶体硅光电池1.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．制造光导纤维的主要原料是()A．晶体硅B．二氧化硅C．石墨D．硅酸钠8．下列叙述正确的是()A．自然界存在大量单质硅B．SiO2

与任何酸都不起反应C．光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传输D．SiO2

的化学性质活泼，能与很多物质发生化学反应BC1、硅的原子结构硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。一、硅Si+14842+642C2、硅的存在形式硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的，因此硅都以化合态存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。碳—统治有机界：碳是构成有机物的主要元素。硅—统治无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。二、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（SiO2）（1）SiO2的存在形态无定形（硅藻土）（石英晶体）玛瑙水晶水晶玛瑙(无色透明)(彩色环带或层状)硅石结晶形（2）二氧化硅的晶体结构SiO2的晶体结构SiO2晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体。因此，通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。SiO2不是分子式，而是化学式（晶体中原子个数最简单的整数比）。【SiO4】四面体结构二氧化硅是以Si为中心，O在4个顶角上的[SiO4]正四面体，空间立体网状结构的晶体。每个Si周围结合4个O，每个O周围与2个Si结合。没有单个SiO2

分子存在，只存在硅氧原子，Si:O比例：1：2

二氧化硅的用途①水晶可用于制造电子工业的重要部件、光学仪器和工艺品。②SiO2可制光导纤维。③石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。石英砂常作玻璃原料和建筑材料。光导纤维石英坩埚玻璃仪器在隧道开凿，石英粉加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。危害：

根据SiO2的存在和应用，请你分析以下问题：思考与交流：物理性质：难溶于水，熔点高，硬度大。化学稳定性：化学性质很稳定，不活泼。原因：SiO2的这些性质主要与它的结构有关，SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。①酸性氧化物

与碱性氧化物反应生成盐

SiO2+CaO==

CaSiO3

（3）化学性质: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？因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸钠会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。

硅酸钠，水溶液俗名“水玻璃”，具有黏性，可用作粘合剂，也可用来制备硅胶和木材防火剂等。与强碱反应生成盐和水

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O②与C的反应

SiO2+2C==

Si+2CO↑

高温③与某些盐的反应SiO2+Na2CO3

==

Na2SiO3+CO2↑

高温SiO2+CaCO3

==

CaSiO3+CO2↑

高温反应原理：高沸点物质制低沸点物质。④SiO2不溶于水，不能与水反应生成硅酸。HF是唯一可以与SiO2

发生反应的酸，此反应用来雕刻玻璃。SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O⑤与HF的反应（SiO2的特性）2、实验室能不能用玻璃瓶盛装氢氟酸？不能。HF能腐蚀玻璃，要用塑料瓶装，制取HF也不能用玻璃器皿而要用铅皿。1、某同学根据SiO2既可与氢氧化钠反应，也能与氢氟酸反应，推断SiO2为两性氧化物。是否正确?

不正确。因为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不能与一般的酸反应，只是属于酸性氧化物。【思考与交流】我们知道二氧化碳与水反应生成碳酸，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3，这是一个特例。思考：SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？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。2、硅酸（H2SiO3）（1）制法——可溶性硅酸盐与酸反应：现象结论化学方程式滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，有透明胶冻状物产生

a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3（胶体）Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O反应原理：强酸制弱酸用H2CO3可制得H2SiO3

，可证明H2SiO3

的酸性比H2CO3弱。①不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解∆H2SiO3==H2O+SiO2②弱酸性

H2SiO3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3（2）硅酸的性质（3）硅胶制备：

H2SiO3硅酸凝胶硅酸干凝胶“硅胶”用途：

硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的