5.3.1 无机非金属材料（硅） 课件 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

无机非金属材料（硅）第五章

第3节无机非金属材料

Si单质硅的存在硅是亲氧元素，没有游离态，只有化合态。硅在自然界中主要以：硅酸盐（如地壳中的大多数矿物）氧化物（如水晶、玛瑙）的形式存在硅在地壳中的含量【第二位】硅单质的类型晶体硅：有正四面体形网状结构，与金刚石结构相似不定形硅：不是严格的正四面体结构，具有不稳定性Si性质物理性质晶体硅是灰黑色、有金属光泽的固体，结构类似金刚石，熔沸点高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。硅单质可用于：太阳能电池、芯片、半导体材料Si的空间网状结构Si+14842硅的化学性质不活泼主要形成四价化合物化学性质Si性质常温下，硅的化学性质不活泼，只与HF、F2、强碱反应与氟气反应：Si+2F2=SiF4与氢氟酸反应：Si+4HF=SiF4↑+2H2↑与强碱溶液反应：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑加热条件下，也能和一些非金属反应与氯气反应：与氧气反应：Si+2Cl2SiCl4Si+O2SiO2与碳反应：Si+CSiC高温Si的制备制备原理：用焦炭还原石英砂，得到含少量杂质的粗硅，然后转化为三氯硅烷，再经H2还原。SiO2（石英砂）＋2C

========Si（粗）＋2CO↑800～2000℃300℃Si（粗）＋3HCl=====SiHCl3＋H2SiHCl3＋H2=====Si（纯）＋3HCl。1100℃制备方程

SiO2SiO2光纤SiO2物理性质：硬度大，熔点高，难溶于水SiO2的结构四面体结构每1个Si周围结合4个O，Si在中心，O在四个顶角空间网状结构每1个O被2个Si共用Si原子和O原子比例1:2，通常用SiO2来表示二氧化硅的组成SiO2的化学性质化学性质酸性氧化物与水反应与碱反应与碱性氧化物反应【SiO2不溶于水，也不与水反应】SiO2特性与HF(氢氟酸)反应氧化性与C反应SiO2的化学性质化学性质与强碱反应(如NaOH)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与碱性氧化物反应(如CaO)SiO2+CaOCaSiO3高温硅酸钠俗称泡花碱，其水溶液俗称“水玻璃”，可作粘合剂、防火剂①、SiO2酸性氧化物通性SiO2的化学性质化学性质②、SiO2的氧化性（弱）SiO2+2CSi+2CO↑高温工业制粗硅③、SiO2的特性与HF反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2OHF能腐蚀玻璃，因此不能用玻璃瓶装，需要用塑料瓶HF能腐蚀玻璃，可用于玻璃雕刻SiO2的化学性质思考①、为什么实验室盛放碱溶液的试剂瓶使用橡胶塞，而不用玻璃塞？②、加热熔融NaOH时，为什么不能使用陶瓷坩埚，石英坩埚和铝坩埚，只能使用铁坩埚？③、SiO2既能与强碱反应，又能与HF反应，SiO2是两性氧化物吗？碱液能与玻璃中SiO2发生反应生成Na2SiO3，导致玻璃塞与瓶口内侧粘连陶瓷和石英的主要成分都含有SiO2，能与NaOH反应，铝坩埚的主要成分是氧化铝，也能与NaOH反应。

不是两性氧化物，SiO2和其他酸不反应，只能与HF酸反应，且生成的SiF4不是盐

H2SiO3透明小球是硅酸逐渐聚合而形成的胶体-硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。硅酸硅酸是一种白色胶状固体，不溶于水。弱酸性：(酸性：HCl>H2CO3>H2SiO3)H2SiO3不能使指示剂变色不稳定性：受热易分解硅酸物理性质化学性质H2SiO3硅酸的制备硅酸的制备制备思路：强酸制弱酸Na2SiO3+2HCl==2NaCl

+H2SiO3(胶体)Na2SiO3+CO2+H2O==H2SiO3(胶体)+Na2CO3制备方法：可溶硅酸盐（例如Na2SiO3)+酸上述反应也可以用于比较碳酸和硅酸的酸性强弱硅酸盐材料——传统无机非金属材料传统无机非金属材料——陶瓷、玻璃、水泥

陶瓷

玻璃

水泥传统无机非金属材料原料：纯碱、石灰石、石英砂(主要成分为SiO2),主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2传统无机非金属材料玻璃主要成分：黏土（含水的铝硅酸盐）目前，陶瓷仍然在人类的生产和生活中扮演着重要的角色，得到了广泛应用，如用于生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。传统无机非金属材料

主要成分：黏土和石灰石，加入适量石膏调节水泥硬化速率

水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程。陶瓷水泥判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)硅元素在自然界中既有化合态，又有游离态。(

)(2)氢氟酸不能用玻璃试剂瓶保存。(

)(3)水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2。(

)(4)光导纤维在强碱性条件下易发生“断路”。(

)(5)普通玻璃和水泥的生产原料均含石灰石。(

)×√√√√课后诊断新型无机非金属材料新型陶瓷

新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面有很多新的特性和功能。高温陶瓷压电陶瓷透明陶瓷碳化硅（SiC）俗称金刚砂硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料还具有优异的高温抗氧化性能，可以用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。超导陶瓷新型无机非金属材料富勒烯C60石墨烯碳纳米管（单壁）碳纳米管（多壁）碳纳米材料在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。结构特点