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1、Al-7.73%,O-48.60%,Si-26.30%,地壳中元素质量分数,第一节 无机非金属材料的主角硅,Si-26.30%,一、硅在自然界的存在：,硅的氧化物 硅酸盐,约占地壳质量的90%,硅在地壳中含量第二，是构成岩石与许多矿物的基本元素。,硅是一种亲氧元素，无游离态，在自然界中它总是与氧相互化合的,石英,水晶,大而透明棱柱状的石英叫水晶。因含有微量杂质的水晶会带有不同颜色，有紫水晶、茶晶、墨晶等,玛瑙,具有彩色环带状或层状的石英称为玛瑙,沙子,二、二氧化硅（SiO2）,1.天然SiO2的存在形式,结晶形 （石英晶体） 无定形二氧化硅,（统称硅石）,水晶 玛瑙 沙子,硅藻土，硅藻的遗体,
2、硅,硅 Si,碳 C,它们的原子既不易失去也不易得到电子，形成四价的化合物。 硅是一种亲氧元素，在自然界中总是与氧化合，而碳没有此特点。,2.结构：原子晶体,3.物理性质： 不溶、熔点高、硬度大,SiO2晶体：由Si和O按1:2的比例组成的正四面体立体网状结构的晶体（无单个SiO2分子存在）,注意：SiO是表示组成的最简化学式，仅表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比,109028,（2）氧化性 SiO2 + 2C = Si + 2CO ,4.化学性质：（稳定）,（1）酸性氧化物 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O 应用：装NaOH的试剂瓶不能用玻璃塞，要用橡胶塞,高温,
3、（3）特性：与氢氟酸（HF）反应 SiO2 + 4HF = SiF4+ 2H2O 应用：HF用于刻蚀玻璃；,用塑料瓶装HF,思考题 下列说法错误的是（ ） A. SiO2 是二氧化硅的化学式 B. 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 C. 沙子里含无定形二氧化硅 D. 石英就是水晶 E. SiO2 从古到今被人类广泛地应用着，是因为SiO2 的立体网状结构和它在自然界的广泛存在,C D,1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 2下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是 ASiO2 +2C=S
4、i+2CO BSiO2 +2NaOH=Na2SiO3+H2O CSiO2 +4HF=SiF4+2H2O DSiO2 +CaCO3=CaSiO3+CO2 3下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是 A. 烧碱溶液 B. 浓硫酸 C. 氢氟酸 D. 碳酸钠溶液,B,B,C,沙子建筑材料 纯净的SiO2现代光学及光纤制品、光导纤维 水晶、玛瑙饰物和工艺品,5.用途：（P75）,光导纤维内窥镜,三、硅酸（H2SiO3） 1.制备：,Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3(胶体) + 2NaCl,强酸 弱酸,Na2SiO3 + H2O + CO2 = H2SiO3(胶体) + Na2CO3,弱酸 更弱
5、酸,2.物理性质：不溶于水的白色胶状沉淀,3.用途：溶胶 凝胶 硅胶 硅胶用作 干燥剂、催化剂的载体,酸性,思考： 设计实验一次性证明酸性：盐酸碳酸硅酸，并试着画出装置图。,稀盐酸,大理石,饱和NaHCO3溶液,Na2SiO3溶液,4.化学性质： 酸性比碳酸还弱的弱酸 （1）与碱反应,H2SiO3 + 2NaOH= Na2SiO3+ 2H2O,（2）不稳定性,H2SiO3 = SiO2+ H2O,2.Na2SiO3泡花碱 （1）可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，显碱性 （2）用途：制备硅胶和木材防火剂等的原料,1.存在形式,天然：岩石、土壤等 合成：陶瓷、玻璃、水泥等,四、硅酸盐（很稳定，大多不溶
6、于水）,3.硅酸盐材料,高温,高温,1、将足量CO2气体通入水玻璃中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧，最后所得的固体物质是（ ） A Na2SiO3 B Na2CO3、Na2SiO3 C Na2CO3、SiO2 D SiO2,练习,A,几种常见玻璃简介,普通玻璃,因混有铁的化合物显浅绿色,蓝玻璃,红玻璃,铅玻璃,光学仪器玻璃,钢化玻璃,光纤玻璃,光导纤维：1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父”。比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达2050Km，保密性能好。,在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现出特征
7、颜色。,把普通玻璃放在电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大46倍，不易破碎。,几种常见的玻璃,Na2SiO3 :,Al2(Si2O5)(OH)4 ：,Ca(Al2Si3O10)3H2O,钙沸石,正长石,高岭石,CaOAl2O33SiO23H2O,K2OAl2O36SiO2,活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水,Na2OSiO2,Al2O32SiO22H2O,KAlSi3O8,4.硅酸盐的表示方法,种类繁多、复杂（常用氧化物形式表示）,无机非金属材料的主角硅,五、硅单质,2.单质硅,晶体 无定形,1.晶体硅：有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、质
8、脆。,SiO2 + 3C = SiC (金刚砂)+ 2CO ,制备：SiO2 + 2C = Si(粗硅) + 2CO ,提纯：Si(粗硅) + 2Cl2 = SiCl4,SiCl4 + 2H2 = Si(纯) + 4HCl,高温,高温,原子晶体，正四面体立体网状结构,3、化学性质,常温下化学性质不活泼，单质硅在常温下只与F2、NaOH溶液、HF三种物质反应,Si + O2 = SiO2,Si + 2F2 =SiF4 ,（1）与非金属反应,高温,（2）与NaOH（强碱）反应,Si + 2NaOH + H2O=Na2SiO3 + 2H2 ,（3）与HF反应,Si + 4HF = SiF4 + 2H2 ,集成电路,太阳能电池,变压器,芯片,4.应用： 良好的半导体、计算机芯片、太阳能电池,
