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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,第一课时 二氧化硅 硅酸,一、硅元素在自然界的存在和含量,3、存在形式,1、地壳中的含量,仅次于氧,化合态：硅的氧化物和硅酸盐,2、存在,岩石、沙子、土壤,二、硅原子的结构,1、画出C、Si的原子结构简图，并由此分析：硅的化学性质为什么活不活泼？硅的化合价主要是多少？ 2、在自然界中有大量游离态的碳，但却没有硅，这说明了什么？,思考与交流,Si原子最外层有四个电子,既不易失电子,也不易得电子,所以,硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。,主要形成石灰岩和碳酸盐；其氧化物二氧化碳通常以分子形式存在于大气中。自然界中有稳定的单质,是一种
2、亲氧元素，主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。,思考与讨论1: SiO2是不是两性氧化物？,三、二氧化硅,1、存在,硅石（结晶形、无定形）：石英、水晶、玛瑙、硅藻土,2、结构,正四面体的空间网状结构,10928,约180,Si,O,3、物理性质,难溶于水，熔点高，硬度大,4、化学性质, 酸性氧化物（类比CO2）, 特性（与HF酸反应）（刻蚀玻璃）,SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O, 弱氧化性,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,CO2+CaO=CaCO3,与NaOH反应,与CaO反应,与CaO反应,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,与NaOH反应,CO2
3、+H2O = H2CO3,与H2O反应,与H2O反应,不反应,思考与讨论2:实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？,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。,用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器、利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。,SiO2,5、用途,装饰品,石英坩埚,光导纤维,石英手表,光学仪器,耐磨器皿,精密仪器轴承,四、硅酸,思考与讨论3:二氧化硅难溶于水，如何制得硅酸？,滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有透明的硅酸凝胶产生,Na2SiO3溶液呈碱性
4、，生成的硅酸可聚合形成胶体溶液，浓度增大时形成软而透明的硅酸凝胶。,Na2SiO3+2HCl = H2SiO3（胶体）+2NaCl,1、制法,Na2SiO3+2HCl+H2O=2NaCl+H4SiO4,2、性质, 白色胶状固体，难溶于水, 弱酸性：不能使指示剂变色（酸性 H2SiO3 H2CO3）, 脱水形成“硅胶”,Na2SiO3 + CO2 + H2O = H2SiO3+ Na2CO3,思考与讨论4:如何设计实验证明二者酸性强弱？, 不稳定性：,H4SiO4 = H2SiO3+H2O,干燥剂吸附剂催化剂的载体,3、用途（硅胶）,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,第二
5、课时 硅酸盐 硅单质,五、硅酸盐,1、定义：由硅、氧和金属组成的化合物的总称。,2、性质：大多不溶于水，化学性质稳定。,活泼金属氧化物 + 不活泼金属氧化物 + 二氧化硅 + 水,3、表示方法：（P77 资料卡片）,4、硅酸钠 Na2SiO3,放入水中的木条水分蒸发后燃烧，放入 Na2SiO3中的不燃烧,Na2SiO3不易燃烧，可作防火剂,练习：如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐硅酸钠： Na2SiO3 石棉：CaMg3Si4O12长石：KAlSi3O8普通玻璃： CaNa2Si6O14黏土：Al2(Si2O5)(OH)4,Na2OSiO2,3MgOCaO4SiO2,K2OAl2O36SiO2,
6、CaONa2O6SiO2,Al2O32SiO22H2O, 化学性质：,a 与酸反应：,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,b 与盐反应：,Na2SiO3 + CaCl2 = 2NaCl + CaSiO3,思考与讨论5: Na2SiO3溶液在空气中久置会出现什么现象？原因？, 用途：,肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂等, 物理性质：白色固体，可溶于水，水溶液俗称水玻璃、泡花碱，无色粘稠，可制备硅胶和木材防火剂。,Na2SiO3,5、硅酸盐工业,无机非金属材料,新型无机非金属材料,传统无机非金属材料,陶瓷,玻璃,水泥,（新型陶瓷）,（硅酸盐产品）,高温结构陶瓷,压电陶瓷,透
7、明陶瓷,超导陶瓷, 特殊含硅化合物碳化硅SiC，俗名金刚砂 具有与金刚石类似的空间网状结构，硬度大，熔点高。, 玻璃,主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 （Na2OCaO6SiO2）,Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2,主要原料：纯碱、石灰石和石英,主要设备：玻璃窑, 水泥,主要原料：粘土和石灰石、石膏适量（调节水泥硬化速度）,主要成分： 硅酸三钙：3CaOSiO2 硅酸二钙：2CaOSiO2 铝酸三钙：3CaOAl2O3,主要设备：水泥回转窑, 陶瓷,主要原料：粘土, 新型无机非金属材料的特性,能承受
8、高温、强度高例如：氮化硅陶瓷在1200左右的高温下，仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。,具有电学特性，一些新型无机非金属材料可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝缘性材料常被用于集成电路的基板。,具有光学特性 有些新型无机非金属材料能发出各色的光，有的能透过可见光，有的能使红外线、雷达射线穿过。,具有生物特性有些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植入人体内，用这类材料制成的人造牙齿、人造骨骼，已被应用在医疗上。,六、硅单质,1、存在和状态：,(1)只有化合态，无游离态；(2)晶体硅和无定形硅。,2、物理性质：,灰黑色，有金属光泽
9、、硬而脆的固体，熔沸点较高。,3、化学性质：,不活泼,(1)常温下：, Si+4HF = SiF4+2H2, Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2,(2)加热时：与某些非金属反应,Si+O2=SiO2,4、用途：半导体材料, Si+F2 = SiF4,Si+2Cl2=SiCl4,硅单质,硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。 半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技术革命,硅的用途,硅的工业制法,硅元素,单质硅,Si + F2Si + HFSi + NaOH,加热能与某些非金属单质反应（O2、Cl2）,概括、整
10、合,练习:,1.下列说法正确的是( )A.二氧化硅溶于水显酸性B.二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3的水溶液)可以得到原硅酸.C.因为高温时,二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强.D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸,B,2.硅酸钠溶液俗称水玻璃,呈碱性.下列物质中,能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的( )A.浓硫酸 B.水玻璃 C.氢氟酸 D 苛性碱,A,3.下列物质中能跟SiO2发生反应的是( ) A 盐酸 B 硝酸 C 硫酸 D 烧碱溶液,D,4.光纤通讯是光作为信息的载体,让光在光导纤维中传输,制造光导纤维的基本原料( )A 铜 B 钢 C 石英 D 铝,C,5.除去二氧化硅固体中混有的CaCO3固体,方法正确的是( )A 加水,过滤 B 加热C 加盐酸,过滤 D 加NaOH溶液,过滤,C,6.将过量的CO2分别通入(1)CaCl2溶液(2)Na2SiO3溶液(3)Ca(ClO)2溶液(4)饱和Na2CO3溶液.最终溶液中有白色沉淀的是( ) A (1)(2)(3)(4) B(2)(4) C(1) (2)(3) D(2)(3),B,
