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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,乾县二中高一化学组,硅元素(silicon)在地壳中的含量,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26.3%,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。,硅的分布与存在,存在：没有游离态，只有化合态 分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。,Si,最外层电子数是4，碳也是。,思考2：碳、硅原子主要显几价？,正四价（+4价）,思考1：硅原子最外层电子数是
2、多少？我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？,第A族的二兄弟碳和硅豪门二杰,地壳质量的约90%，构成了地壳大部分岩石、沙子和土壤， “统治了地壳”,硅酸盐工业的陶瓷、玻璃、水泥等使人类生活日新月异,1、硅的工业制法：(常识性了解),粗硅：,纯硅：,一、硅单质,2. 硅的性质,结构类似金刚石，为有金属光泽的灰黑色固体, 熔点高,硬度大，有脆性。,在常温下化学性质不活泼,3.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。(95%),太阳能电池,电脑的中央处理器（CPU）,硅芯片的使用，使计
3、算机的体积已缩小到笔记本一样大小了。,大规模集成电路,硅的用途非常广泛，可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制太阳能电池，制铝合金、铁合金等多种合金。,硅芯片,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。,硅在电子工业中重要作用,二氧化硅(SiO2),二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。是一种坚硬难熔的固体。,硅石,硅矿山,二、二氧化硅,硅的重要化合物，占12%。,二、二氧化硅,水晶,晶体二氧化硅,玛 瑙,玛瑙,无定形二氧化硅,
4、硅藻土 中国硅藻土资源丰富。全国10个省(区)有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有354处，总保有储量矿石3.85亿吨。 仅次于美国，居世界第2位。在地区分布上，以吉林最多，占全国储量的54.8%，云南、福建、河北等地次之。矿床类型主要为火山物源沉积型矿床(吉林长白、山东临胸、浙江嵊州市硅藻土矿等)和陆源沉积型(云南寻甸、四川米易硅藻土矿等)矿床。,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,2.二氧化硅的结构.,SiO2 原子晶体,空间网状结构.,坚硬难熔的固体， 熔沸点比较高， 不溶于水， 硬度比较大。,3.二氧化硅物理性质,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？,防止玻
5、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。,4.二氧化硅化学性质,不能与水反应,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,是酸性氧化物,SiO2 + 2OH =SiO3 2-+ H2O, 不与酸反应（除氢氟酸以外）,SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？,弱的氧化性,SiO2+2C= Si+2CO(工业制粗硅),高温,实验室现提供下列试剂瓶, 细口磨口塞玻璃瓶 广口瓶 细口橡皮塞玻璃瓶 棕色广口瓶 细口塑料瓶， 如何存放下列药品?依据是什么? a.二氧化硅_b.氢氧化钠溶液 c.硝酸银晶体_ d
6、.氢氟酸_ e.浓硫酸_,高温,高温,高温,5、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。,光学纤维胃镜,石 英 制 品,水晶,石英、玛瑙,二氧化硅用来制光导纤维,光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。 制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于 通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大， 一对光纤上可同时传送3万门电话。,硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。,酸性较弱，比碳酸的酸性还弱。,三、硅酸(H2SiO3),干燥硅胶,湿硅胶,用途： 硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品
7、，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。,（1）硅酸的制备,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 （2）硅酸的性质 不稳定性 弱酸性 H2SiO3+2NaOH=2H2O +Na2SiO3,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,1、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（ ） A.溶解性：CO2 H2CO3 C.熔点：SiO2 CO2（干冰） D.硬度： SiO2 CO2,C,2、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,C,3、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（ ） A
8、.纯碱溶液 B 盐酸 C 硫酸 D 苛性钠溶液,B,四、硅酸盐,硅酸盐结构复杂的固态化合物，一般都不溶于水。化学性质稳定。,1.含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,2.硅酸盐的表示方法：,化学式法：,氧化物法：,硅酸钠：Na2SiO3,硅酸钙：CaSiO3,硅酸钠：Na2O SiO2,硅酸钙： CaO SiO2,高岭石：Al2O3 2SiO2 2H2O,石棉：CaO 3MgO 4SiO2,沸石：Na2 O Al2O3 3SiO2 2H2O,云母： K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O,长石：K2O Al2O3 6SiO2,水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2,玻璃
9、：Na2 O CaO 6SiO2,粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O,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、木材防火剂及黏胶剂等 。,3.硅酸钠 （Na2SiO3）,关于硅酸盐说明：,1.除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水,2.硅酸钠是常见的可溶性硅酸盐之一，俗称泡花碱；它的水溶液俗称水玻璃，是一种粘合剂；,硅酸和二氧化硅的制备：,水玻璃可保存玻璃瓶中,但不能使用玻璃塞,要用橡胶塞,较强酸和可溶性硅酸盐反应制硅酸,2HCl + Na2SiO3 = H2SiO3(胶体)+ 2NaCl,四、硅酸盐产品,t,水泥是一种非
10、常重要的建筑材料。万丈高楼平地起，穿针引线是水泥。,生产过程：,黏土和石灰石、石膏,两磨、一烧。 研磨煅烧再磨成细粉；,水泥的生产原料：,生产设备：水泥回转窑,1 、水泥,2、玻璃：,生产设备：玻璃窑,纯碱、石灰石和石英。,玻璃的生产原料：,3、陶瓷：,陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。,家用陶瓷,江苏宜兴， 有陶都之称。,隋带烧制的三彩陶骆驼,瓷器是中华文明的象征。在许多拉丁语系国家中，“瓷器”和“中国”都以“CHINA”用同一字母拼音表示。,江西景德镇。,江西景德镇所烧制的薄胎瓷器被誉为：“洁如玉、明如镜、薄如纸、声如罄。”,我国素有“瓷都”之称的地方,江西景德镇所烧制的瓷器,具有特殊功能的含硅物质,碳化硅（金刚砂）,硅钢 导磁性良好，用作变压器铁芯,硅橡胶,分子筛,具有均匀微孔结构的铝硅酸盐,生物陶瓷,人造骨,硅橡胶,1.下列物质中属于纯净物的是( ) A.Na2CO310H2O B.水泥 C.纯净的盐酸 D.普通玻璃,3.下列物质有固定熔点的是（ ） A.水泥 B.玻璃 C.Na2OSiO2 D.水玻璃,2.下列叙述正确的是( ) A.酸均不能与酸性氧化物反应 B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸 C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同 D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同,A,BD,C,课堂练习,
