无机非金属材料的主角硅曹创业

非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角________硅硅的广泛存在你听说过“硅谷”吗？

在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称之为“硅谷”，它是现代电子工业和计算机发展的基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常重要作用。以硅为基础而制成的晶体管是计算机的心脏。Si最外层电子数是4，碳也是。【思考2】碳、硅原子主要显几价？四价（+4或-4价）①碳、硅都是亲氧元素。硅的亲氧性强于碳的亲氧性。②因此硅元素在自然界都是与氧的化合物的形态存在。【思考1】硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？【思考3】比较碳、硅亲合氧的能力。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。

硅元素在自然界中的存在1.二氧化硅的存在一、二氧化硅二氧化硅晶体(石英)水晶玛瑙硅石(天然)结晶形无定形水晶石英、玛瑙水晶水晶石英、玛瑙2.物理性质物质SiO2状态（常温）熔点沸点溶解性硬度固体1610℃2230℃不溶大SiO

二氧化硅的晶体结构（课本P75）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晶体。3.二氧化硅的用途由于SiO2具有优良的物理化学性能加上SiO2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。4.化学性质—性质稳定,不活泼SiO2+CaO===CaSiO3

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O高温（1）是酸性氧化物Na2SiO3可溶于水，其水溶液俗名水玻璃，是一种矿物胶A.与强碱生成硅酸盐和水B.与碱性氧化物生成盐（2）难溶于水，不与水反应4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O

（3）SiO2的特性

——与氢氟酸（HF）反应*用途：雕刻玻璃讨论：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

防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。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光导纤维、饰物、化学仪器、建筑材料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，灭火等二氧化碳和二氧化硅的物理化学性质及用途比较高温（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滴入盐酸有硅酸凝胶产生硅酸难溶于水二、硅酸(H2SiO3)（2）把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中，会有什么现象？现象结论

方程式滴入硫酸有硅酸凝胶产生硅酸难溶于水（白色胶状沉淀）Na2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4（3）把二氧化碳通入到Na2SiO3溶液中Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3结论：硅酸是一种比碳酸酸性还弱酸，溶解度小。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1.硅酸钠（Na2SiO3）水溶液俗称“水玻璃”，具有粘性和阻燃性。用作肥皂填料、木材防火剂及胶粘剂等。Ｐ77实验４－２最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液俗称为水玻璃，硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，可用作肥皂填料、木材防火剂等。硅酸钠（Na2SiO3）玻璃2、硅酸盐产品及用途：陶瓷、玻璃、水泥水泥（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+CO2

SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2

高温（2）水泥原料：黏土、石灰石、石膏设备：水泥回转窑条件：煅烧主要成份：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等（3）陶瓷原料：黏土条件：高温烧结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、超导陶瓷等生物陶瓷这种陶瓷强度大,韧性好,与人体亲和力好，目前它是人体骨骼和牙齿的重要移植材料。在这一领域我国处于世界领先水平。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·H2O3.硅酸盐组成表示三、硅酸盐

四、硅（Si）硅有晶体硅和无定形硅两种１、物理性质：（1）灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体（2）熔、沸点高、硬度大（3）晶体硅是良好的半导体２、化学性质：(不活泼）常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质如：氧气、氯气、硫酸等起反应，但在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。（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氧化剂、还原剂质量比：1/20－4＋2碳化硅（俗名：金刚砂）课本P784.用途

晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,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利用硅的半导体性能，制成光电池，将光能转化为电能。集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。集成电路晶体管电脑的中央处理器（CPU）硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔记本一样大小了。

硅的用途