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1、地壳中含量最多的元素是 _,其次是_;空气中含量最多的元素是_,其次是_。人体生理必需的食用盐是_中的氯元素。人类活动所产生的影响大气质量的气态物质SO2、CO、NO2等属于_类别。,非金属和金属一样,与人类的关系十分密切.,你知道吗?,硅,氧,氮,氧,氯化钠,非金属氧化物,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,在地壳中硅的含量为26.3%，仅次于氧。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的 90%以上。在无机非金属材料中，硅一 直扮演着主要角色。,+14,+6,C,Si,硅原子既不易失去又不易得到电子，主要形成四价的化合物。,硅是一种亲氧元素，
2、在自然界中它总是与氧相互化合的。,存在：没有游离态，只有化合态,画出硅的原子结构简图，分析主要化合价，我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？,【思考与交流】,你知道硅谷吗？,高技术产业开发区,电子技术研究中心, 计算机生产的重要基地,位于加利福尼亚州 圣弗朗西斯科南端。,单质硅的存在形态与碳相似，有 和 两种，结构与 类似，颜色 ，状态 ，熔点 ，硬度 ，常温下化学性质 。,正四面体,一、硅单质,硅的化学性质,常温下性质稳定 Si + F2 Si + O2 Si + HF Si + NaOH + H2O ,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
3、,硅太阳能电池,电脑的中央处理器（CPU）,硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心,大规模集成电路,硅芯片生产,半导体生产,12,结晶形,无定形,硅石,二、 二氧化硅,地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质,量的,_%,存在形态有,_,和,_,两大类，统称,_,。,结晶形（石英晶体） 无定形硅藻土,水晶 玛瑙,（1）、存在:,硅石,无色透明,彩色环带或层状,水晶,SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。结晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。,玛瑙,1、二氧化硅(SiO2),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。,二氧化硅中氧原子
4、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。,SiO4四面体结构,立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理和化学性质,（2）、结构,主要用作石英坩埚、光导纤维、饰品、建筑材料(沙子),（3）、用途,光学纤维胃镜,用光导纤维做手术， 不用开刀,1、根据SiO2的存在和应用，请你分析以下问题： SiO2具有哪些物理性质(从水溶性、硬度、熔点考虑)？化学稳定性如何？,物理性质:_,化学稳定性:_,通常条件下，很稳定,硬度大、熔点高、难溶于水,（4）、性质,用玻璃塞为什么打不开呢？（提示：玻璃含二氧化硅）,2、NaOH与实验室里其它试剂瓶有何
5、不同？,生成的Na2SiO3会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起，所以打不开。,【思考与交流】, 与强碱反应,SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O, 与碱性氧化物反应,化学性质,1、具有酸性氧化物的通性,能与HF反应,2、SiO2的特殊性：,SiO2+4HF SiF4+2H2O,用途：刻蚀玻璃（制作玻璃工艺品）,注意：,实验室用塑料瓶来盛装HF。,用氢氟酸“刻”出的玻璃工艺品,3.弱氧化性,高温,高温,高温,SiO2+ 2C = Si + 2CO,4.与某些盐反应,SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3+CO2,SiO2 + CaCO3 = CaSiO3+CO2,此两个反应用于工业制玻
6、璃,二氧化硅和二氧化碳的比较,CO2,SiO2,表示二氧化碳分子及其组成,表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比,气态,固态,很小,很大,可溶于水,不溶于水,很低,很高,高温,稳定,很稳定,CO2+H2O=H2CO3,不反应,CO2+CaO = CaCO3,SiO2+CaO = CaSiO3,CO2+2NaOH = Na2CO3+H2O,SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O,不反应,SiO2+4HF = SiF4+2H2O,化学性质,高温,SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2,高温,高温,CO2 + C = 2
7、CO,高温,SiO2 + 2C = Si + 2CO,CO2+H2O+Na2CO3 =2NaHCO3 CO2 +H2O+ CaCO3 = Ca（HCO3）2,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,不能反应,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,SiO2 CaO =CaSiO3,高温,能与氢氟酸反应,三、硅酸(H2SiO3 ),【思考与交流】,我们知道SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？,可溶性的硅酸盐和盐酸反应制得,温馨提示：硅酸是难溶于水的弱酸,
8、在试管中加入35mL饱和Na2SiO3溶液，滴入12滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象。,实验4-1,Na2SiO3+2HCl H2SiO3(胶体)+2NaCl,Na2SiO3呈碱性；,硅酸难溶于水,滴入酚酞溶液呈红色,滴入盐酸有白色凝胶产生,硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢？请你设计一个实验论证你的推断。,实验：将CO2通入Na2SiO3溶液中,现象：透明的硅酸凝胶生成,化学方程式：,Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 + Na2CO3,结论：,硅酸是一种很弱的酸， 酸性比碳酸还弱,不
9、稳定，受热易分解,SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流动），硅酸凝胶经过干燥脱水就形成硅胶。(硅胶的基本成份是二氧化硅),硅酸胶体,硅酸凝胶,硅酸干凝胶“硅胶”,将硅酸凝胶用CoCl2溶液浸泡、干燥活化后制得。 因为无水CoCl2为蓝色，水合CoCl26H2O为红色，所以根据变色硅胶由蓝变红可
10、以判断硅胶的吸水程度。 硅胶是一种具有物理吸附作用的吸附剂，可以再生反复使用。,不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解,弱酸性（酸性比碳酸弱），不使指示剂变色,（1）、硅酸的性质,白色固体，不溶于水,小结,（2）、用途： 干燥剂（吸水）， 吸附剂（多孔）， 催化剂的载体。,1、加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（ ） A.石英坩埚 B.普通玻璃坩埚 C.铁坩埚 D.氧化铝坩埚,C,学以致用,2、要除去SiO2中的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,B,1、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
11、,C,学以致用,硅酸盐,四、硅酸盐,硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，没有固定的酸根。,硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。,硅酸盐大多不溶于水，化学性质稳定。,Na2OSiO2,CaO3MgO4SiO2,K2OAl2O36SiO2,CaONa2O6SiO2,Al2O32SiO22H2O,活泼金属氧化物较活泼金属氧化物SiO2H2O,1. 硅酸盐组成表示,白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，无色粘稠的液体，是一种矿物胶,物理性质,2. 硅酸钠（Na2SiO3）,与盐反应,与酸反应,Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl
12、 + H2SiO3,CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl,化学性质,与碱反应,Ca(OH)2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaOH,现象,结论,水份蒸发后燃烧,水份蒸发后不燃烧,水份蒸发后， 失去防火作用,防火效果好 用作防火剂,实验4-2,放入蒸馏水,放入Na2SiO3溶液,化学性质,化学性质相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性好,用途,可以作制备硅胶的原料，还可以用做建筑、纸张的黏合剂和木材、织物的防腐剂及防火剂,4. 硅酸盐材料,用含硅物质作原料经加热制成硅酸盐材料。,材料(组成),金属材料,无机非金属材料,有机高分子材料,传统无机非金属材料,新型无机非金属材料,
13、新型无机非金属材料： 光导纤维、新型陶瓷,硅酸盐材料：玻璃、陶瓷 (土器、陶器、炻器、瓷器) 、水泥,传统无机非金属材料:,材料的分类,（一）、玻璃,1、玻璃生产,问题： 玻璃生产的主要原料、主要设备、反应原理分别是什么？,（3）反应原理,（2）生产设备 玻璃熔炉,（1）生产原料,纯碱 Na2CO3 石灰石 CaCO3 石英 SiO2,玻璃熔炉,设问这两个反应是否违反了复分解反应规律？,复分解反应规律仅适用于溶液，不能套用于高温条件下的反应。,2、普通玻璃的主要成分,Na2SiO3、 CaSiO3、 SiO2,3、玻璃的特点,不是晶体、没有固定的熔点,几种常见玻璃简介,普通玻璃,因混有铁的化合
14、物显浅绿色,蓝玻璃,红玻璃,化学仪器玻璃,如试管等,光学仪器玻璃,如放大镜,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。,4、几种玻璃的特性和用途,（1）普通玻璃 特性： 在较低温度下软化。 用途： 制造玻璃窗、玻璃瓶、玻璃杯等,玻璃器皿,特性：膨胀系数小、耐酸
15、碱、强度大、滤光。 用途：可制造化学仪器;高压水银灯,紫外灯 的灯壳等。,（2）石英玻璃,石英玻璃坩埚,特性：透光性能好、有折光和色散性。 用途：可制造眼镜片、照相机、显微 镜、望远镜等光学仪器。,（3）光学玻璃,特性：耐腐蚀、不怕烧、不导电、 不吸水、隔热、吸声、防虫蛀。 用途：制造太空飞行员的衣服、玻璃钢等。,（4）玻璃纤维,玻璃纤维布,玻璃纤维丝,特性：耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震。 用途：制造运动器材，微波通讯，汽车、火车玻璃窗。,（4）钢化玻璃,洛阳蓝地钢化玻璃厂,（二）陶瓷：,以粘土（Al2O3.2SiO2.2H2O）为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品,餐具、茶具、缸，坛、盆、罐、盘、碟、碗,日用陶瓷,瓷器欣赏,花瓶、雕塑品、园林陶瓷、器皿、 陈设品,工艺陶瓷,工业陶瓷,建筑一卫生陶瓷：,如砖瓦，排水管、面砖，外墙砖，卫生洁具等,用于各种化学工业的耐酸容器、管道，塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等；,化工陶瓷,用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管，支柱绝缘子、低压电器和照明用绝缘子，以及电讯用绝缘子，无线电用绝缘子等；,电瓷,用于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品，有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英
