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1、第四章 非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角硅,运城学院附属中学 马宏泉,氧48.6%,硅26.3%,铝7.73%,铁4.75%,钙3.45%,钠2.74%,钾2.47%,镁2.00%,氢0.16%,其他1.20%,硅的存在与分布：硅在地壳中含量第二，硅的氧化物及 硅酸盐约占地壳质量的90%以上。没有游离态，只有化合态(因为它是亲氧元素）；自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。,天然水晶,天然玛瑙,天 然 的 SiO2 硅 石,一、二氧化硅（ SiO2 ）,1、存在,2、二氧化硅的用途：石英制品,现代通信用光缆,光学纤维胃镜,用光导纤维做 无开刀手术,光导纤维手术头灯,二氧化
2、硅的重要用途：光导纤维材料,P76思考与交流,物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。,根据SiO2的存在和应用。分析：,SiO2有哪些物理性质？,化学稳定性如何？,化学稳定性良好，不活泼。,想一想： SiO2属于酸性氧化物，推测它的化学性质。,酸性氧化物 + 水 = 酸 酸性氧化物 + 碱 = 盐 + 水 酸性氧化物 + 碱性氧化物 = 盐,3、二氧化硅的化学性质,（1）酸性氧化物的性质（如同CO2）,与强碱反应生成盐和水,SiO2 2NaOH =,Na2SiO3 H2O,与碱性氧化物反应生成盐,（有粘性）,（1）酸性氧化物的性质（如同CO2）,硅酸钠,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶
3、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,2、特性：只能与酸中的氢氟酸HF反应,SiO2 4HF =,SiF42H2O,此反应常用于雕刻玻璃,1、SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应, SiO2是不是两性氧化物 ？,想一想,2、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。,我们知道：CO2H2OH2CO3 但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3 ，那怎样制备H2SiO3呢？,二、 硅酸（H2SiO3）,想一想,【实
4、验4-1】在试管中加入3-5ml Na2SiO3液， 滴入1-2酚酞，再逐滴加入稀盐酸，边滴 边振荡，直至溶液红色消失，静置，观察现象。,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，同时有白色胶状沉淀产生。,Na2SiO3溶液呈碱性；硅酸不溶于水； 形成硅酸凝胶。,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,离子方程式：,动手写：P77表格。,练一练,已知酸性强弱： H2SiO3 H2CO3,依据“强酸可以制取弱酸”，写出 少量CO2的通入Na2SiO3溶液的反应 的化学方程式。,CO2 + H2O + Na2SiO
5、3 = H2SiO3 + Na2CO3,比较强的酸,盐,比较弱的新酸,新盐,三、硅酸盐,结构复杂，一般不溶于水。,2.硅酸钠（Na2SiO3), 其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。,1.是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。,3.硅酸盐的化学性质 （1）有很强的热稳定性，能耐高温。 （2）硅酸盐易于酸反应,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 ,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 】硅酸钠的耐热性实验。取
6、两张滤纸，分别 放入蒸馏水和Na2SiO3的饱和溶液，使之充分吸湿、 浸透，取出沥干后，同时放在酒精灯外焰。,放入蒸馏水,放入Na2SiO3饱和溶液,结论,现象,4、硅酸盐组成表示,顺序： 活泼金属氧化物较活泼金属氧化物 SiO2 H2O,方法：保持原有各元素化合价不变，按下列顺序写出各种元素的氧化物，用分隔号隔开。,如：硅酸钠（Na2SiO3),Na2O SiO2,镁橄榄石（Mg2SiO4）,2MgO SiO2,钙沸石 Ca(Al2Si3O10) 3H2O,CaO Al2O3 3SiO23H2O,陶瓷：原料黏土 玻璃：原料纯碱、石灰石和石英； 水泥：原料黏土和石灰石； 加适量石膏；,5.用途
7、：重要的无机非金属材料,陶瓷,日用器皿、建筑饰材、卫生洁具,玻璃,普通玻璃: 以纯碱 、石灰石和石英 为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。,(Na2CO3),（SiO2 ）,以黏土和石灰石为主要原料,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 高导磁性 用作变压器铁芯,4.分子筛 吸附剂、催化剂,具有均匀微孔结构的铝硅酸盐,3.硅橡胶 良好的弹性,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,科学视野,生物陶瓷,人造骨,1.物理性质： （1）存在：硅有晶体硅和无定形硅两种 （自然
8、界中没有游离态的硅）。 （2）有金属光泽的灰黑色固体，结构类似 于金刚石，熔点(1410)和沸点都很高， 硬度大。 （3）导电性介于导体和绝缘体之间，可以 做半导体材料。,四、硅单质,2、化学性质-不活泼 (1)常温下，不能与强酸、强氧化性酸反应，只能与 氟气、氢氟酸和烧碱等物质反应。,Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4 +2H2,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,(2)加热条件下，能跟一些非金属单质起反应,Si+O2=SiO2 Si+2H2=SiH4,高温,3、制法,SiO2 + 2C = Si + 2CO（制取粗硅）,高温,5.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,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）,
