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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,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,硅的工业制法,在常温下，化学性质不活泼。,只与强碱、氟化
2、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
3、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
4、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,BSiO2的化学性质（很不活泼）,
5、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.酸性氧化物,SiO2 CaO =,CaSiO3,与强碱反应生成盐和水,SiO2 2NaOH =,Na2SiO3 H2O 硅酸钠,与碱性氧化物反应生成盐,（有粘性）,与HF的反应 SiO2 4HF =,SiF4 2H2O,此反应常用于雕刻玻璃,2.特性,3.某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,推断SiO2为两性氧化物.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瓶。,Na
6、OH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,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,CO2H2OH2CO3 ，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（
7、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：,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
8、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 + H2SiO3,二、硅酸盐,结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定,硅酸钠（Na2SiO3), 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
9、验4-2,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,要领：两边原子个数守恒 格式：金属氧化物、二氧化硅、水 顺序：金属按活动顺序表,拆分原则,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,
