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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（1） 硅的概况 在地壳中含量第二 ： 氧 硅 铝 铁 硅的存在与分布 存在：没有游离态，只有化合态 分布：自然界中分布广泛，是构成矿 物和岩石的基本元素。 1 、硅的原子结构 硅和碳一样,其原子既不 易失去又不易得到电子, 主要形成四价的化合物. 一、硅 +14 2 8 4 Si 2 4 +6 C 碳是构成有机 物的主要元素 硅是构成岩石和许 多矿物的主要元素 2、硅的性质 硅有晶体硅和无定形硅两种。 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、熔点 、沸点都很高，硬度大的固体。 导电性介于导体和绝缘体之间。 常温下硅单质的化学性质不活泼 物理性质
2、硅的工业制法 1、制粗硅 SiO2+2C=Si+2CO 2、粗硅提纯 Si+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si+4HCl 在常温下，化学性质不活泼。 v只与强碱、氟化氢、氟气反应 2、硅的化学性质 Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2 Si+2F2 = SiF4 Si+4HF = SiF4 +2H2 加热时，Si可以和O2、 Cl2等反应。 2.存在 在自然界中，没有游离态的硅。硅以化 合态存在于自然界，例如：硅酸盐等，在地 壳中含量居第二位。 3.用途 集成电路、晶体管、硅整流器等半导 体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合 金可用来制造变压器铁芯等。 集成电路 晶
3、体管 硅片 硅晶片生产 硅太阳能电池 太阳能电动汽车 一、二氧化硅和硅酸 1、二氧化硅（ SiO2 ） (1)存在 地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为） 硅石. 思考题4 什 么是硅石、石英、水晶、玛瑙？阅读 74页，画出由硅石分类到玛瑙的树状 分类图。 地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为）硅石 硅石 结晶形（石英）无定形 无色透明彩色环带或层状 水晶玛瑙 (2)结构 每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个 顶角.同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。 硅原子 SiO2四面体 二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1,用SiO2来 表示二氧化硅的组成,表示O与Si的原子
4、个数比,不是分子式 是化学式,不仅存在于二氧化硅中还存在于硅酸盐中. 思考题6 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 .SiO2 四面体只存在于二氧化硅 晶体中 D . 沙子里含无定形二氧化硅 E . 石英就是水晶 F . 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 CDE 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 在隧道开凿，石英粉加工等工作环 境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长 期吸入含有二氧化硅的粉
5、尘，就会患硅 肺病（旧称矽肺）。 危害： (3)性质 SiO2是一种坚硬难熔的固体,不溶于水 ，纯净的二氧化硅无色透明。 A、物理性质：与CO2对比 B、化学性质：与CO2对比 B B SiOSiO 2 2 的化学性质（很不活泼）的化学性质（很不活泼） 高温高温 讨论：初中学过的酸性氧化物的通性包 括哪些方面？（以CO2为例） 1.1.酸性氧化物酸性氧化物 SiOSiO 2 2 CaOCaO = = CaSiOCaSiO 3 3 与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水 SiOSiO 2 2 2NaOH = 2NaOH = Na Na 2 2 SiOSiO 3 3 HH 2 2 OO 硅酸钠硅
6、酸钠 与碱性氧化物反应生成盐与碱性氧化物反应生成盐 （有粘性） 与 与HFHF的反应的反应 SiOSiO 2 2 4HF =4HF = SiFSiF 4 4 2H 2H 2 2 OO 此反应常用于雕刻玻璃此反应常用于雕刻玻璃 2.2.特性特性 3.某同学根据SiOSiO 2 2 既可与碱反应既可与碱反应, ,也能与也能与氢氟酸反应 ,推断SiOSiO 2 2 为两性氧化物为两性氧化物. .是否正确是否正确? ? 想一想 2、实验室为什么 不用玻璃瓶盛装 氢氟酸？ 1、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？ 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
7、瓶。 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。 3、弱氧化性：SiO2 + 2C Si + 2CO 高温 SiO2 + 2Mg Si+ 2MgO 高温 二氧化碳 二氧化硅 状态态气态态固态态 物理性质质熔点低熔点高，硬度 大 化 学 性 质质 与酸 HF 酸 用途人工降雨，灭灭火等P75,图图45 与水反应 与碱性氧 化物反应 与碱反应 CO2+H2O=H2CO3 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2+Na2O=Na2CO3 CO2+CaO=CaCO3 不能 能 能 CO2H2O
8、H2CO3 ，但是SiO2不能 与水直接化合成H2SiO3，这是一个特 性。 思考：刚才讲到SiO2不能直接和 水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3 呢？ 2、硅酸（H2SiO3） H2SiO3是SiO2的对应水化物（ SiO2 是 H2SiO3的酸酐），是一种不溶性酸，是一 种白色固体，其酸性比H2CO3还弱。 （1）制法可溶性硅酸盐与酸反应： 现现象 结论结论 化学方 程式 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 a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸 盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形 成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d、静置则
9、形 成硅酸沉淀。 实验4-1 Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3( 胶体) （2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O （3）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解 用H2CO3可制得H2SiO3 ，可证明 H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。 SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 H2SiO3 = H2O + SiO2 二、硅酸盐 结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定 硅酸钠（Na2SiO3),
10、其水溶液俗称水玻璃， 是制备硅胶和木材防火剂等的原料。 是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。 Na2SiO3是一种白色固体，易溶于水，其 水溶液俗称水玻璃，呈粘稠状，能与盐 酸等强酸反应，也能与CO2反应。可用 作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂等。 三、硅酸盐 实验4-2 放入蒸馏馏水放入Na2SiO3饱饱和溶 液 现现象 结结 论论 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 硅酸盐硅酸盐结构复杂、种类繁多，通常用 二氧化硅和金属氧化物的形式表示其 组成。例如： 硅酸钠：Na2SiO3 高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 Na2O
11、SiO2 Al2O3 2SiO2 2H2O l要领：两边原子个数守恒 l格式：金属氧化物、二氧化硅、水 l顺序：金属按活动顺序表 练习册 课堂互动第6题 硅酸盐的丰富性和多样性（阅读P76） 人面鱼纹盆 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 ） 水泥 以黏土和石灰石为主要原料 具有特殊功能的含硅物质 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。 硅 钢 （铁合金） 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
