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1、第四章 非金属 及其化合物Al-7.73% O-48.60%Si-26.30%地壳中元素质量分数第一节 无机非金属材料的主角 硅Si-26.30%长 石滑 石石 棉高岭土粘土画出硅的原子结构示意图分析：既不易失电子，又不易得电子， 主要形成四价的化合物。硅元素与谁的结构相似？ 碳l硅是一种亲氧元素，在自然界中主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。一、二氧化硅和硅酸（1）存在：沙子（石英）、玛瑙 、水晶、光导纤维硅石（12%）结晶形：石英无定形水晶玛瑙1、二氧化硅石英水晶紫水晶蔷薇石英茶水晶黄水晶玛瑙光 导 纤 维光缆（2）结构和性质：直接由Si、O原子构成酸性氧化物：硬度大、熔点高、难溶于水物理性质
2、:_化学稳定性:_通常条件下，很稳定SiOSiO2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2SiOSiO3 3+H+H2OOSiOSiO2+ CaO = CaSiO+ CaO = CaSiO3高温特殊性质 ：SiOSiO2+4HF=SiF+4HF=SiF4 +2H +2H2OO制玻璃：SiOSiO2+CaCO+CaCO3 3=CaSiO=CaSiO3 3+CO+CO2高温SiOSiO2+Na+Na2COCO3 3=Na=Na2SiOSiO3 3+CO+CO2高温1、盛放碱性溶液的试剂瓶塞只能 用橡胶塞不能用磨口玻璃塞。例：NaOH、Na2CO3、氨水2、盛放氢氟酸的试剂瓶只能用 塑料瓶不能用玻璃瓶
3、，否则会 腐蚀玻璃。（3）用途：制光导纤维 石英：耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟 水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、 高级工艺品和眼镜片 玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品光纤视频玛瑙饰品思考为什么二氧化硅和二氧化碳 物理性质有这么大的差别？是结构上的不同SiO二氧化硅的晶体结构二氧化硅的晶体结构设疑:实验室中盛放碱液的试剂瓶与 盛放其它溶液的试剂瓶有何不同 ？为什么 ？1.玻璃中含有SiO2，从物质 组成和性质角度来分类， SiO2属于哪类物质？2. SiO2可能具有哪些化学性质？性 质二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)SiO2与CO2化学性质的比较 COCO2+H+H2O=HO
4、=H2COCO3COCO2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2COCO3 3+H+H2OOCOCO2+Na+Na2O=NaO=Na2COCO3SiOSiO2+4HF=SiF+4HF=SiF4 +2H +2H2OOSiOSiO2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2SiOSiO3+H+H2OOSiOSiO2+ CaO = CaSiO+ CaO = CaSiO3高温酸性氧化物与碱性氧化 物反应与碱反应与水反应与氢氟酸反应2.硅酸( )硅酸是一种白色粉末状的固体，它不溶于水；是一种弱酸（酸性H2CO3，不能使指示剂变色。 H2SiO3硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”（可做干燥
5、剂）。思考二氧化硅难溶于水，又不与水反应，那么，如何制得硅酸呢？实验4-1：向饱和Na2SiO3溶 液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸现 象结 论方程式滴入酚酞溶液呈红色 Na2SiO3溶液呈碱性Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl实验探究：滴入盐酸有凝胶产生硅酸难溶于水知识拓展：把稀硫酸加入到Na2SiO3溶液中 ，会有什么现象？现 象结 论方程式滴入硫酸有凝胶产生硅酸难溶于水Na2SiO3+H2SO4 = H2SiO3 +Na2SO4活动与探究：硅酸是一种比碳酸还要弱的酸。请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱。Na2SiO3+CO2+H2O
6、 = H2SiO3 +Na2CO3CO2通入下列各溶液中，无明显 现象发生的是（ ） A、氯化钙溶液 B、澄清石灰水 C、硅酸钠溶液A合作讨论：试剂二氧化硅氢氧化钠溶液氢氟酸浓硫酸试剂瓶细口瓶，磨口塞广口瓶细口塑料瓶细口瓶，橡皮塞1、实验室有几种试剂，根据它们各 自的性质，选择适当的试剂瓶盛放。请 在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进 行连线。2、下列说法正确的是（ ） ASiO2溶于水显酸性 BCO2通入水玻璃(硅酸钠的水溶液）可 得硅酸 CSiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸 DSiO2晶体中不存在单个SiO2分子B D3、玻璃的主要成分之一是二氧化 硅，能在玻璃上进行蚀刻，将其制 成毛玻璃
7、和雕花玻璃的物质是 ( )A、烧碱 B、纯碱C、氢氟酸 D、盐酸Cl硅酸钠水溶液叫水玻璃。用蒸馏水浸过用Na2SiO3饱和溶液 浸过 现象结论用途：【实验42】水份蒸发后燃烧不易燃烧用水玻璃浸过的物品可以防火肥皂填料、黏胶剂、阻燃剂二、硅酸盐l硅酸盐的一般特点： 一般不溶于水（除Na、K盐外）化学稳定性高。种类繁多、结构复杂、构成地壳的骨架。通常用氧化物的形式表示其组成。 如Na2SiO3 写成Na2OSiO2l通常用氧化物的形式表示其 组成。顺序为： l活泼金属氧化物较活泼金 属氧化物SiO2 H2OlNa2SiO3 Na2OSiO2 lCaSiO3 CaOSiO2 l粘土：Al2O32Si
8、O22H2O l玻璃：Na2OCaO6SiO2 l水泥： 3CaOSiO2； 2CaOSiO2； 3CaOAl2O3练习：写成氧化物的形式：K2SiO3Al2(SiO3)32SiO2Ca(Al2Si3O103H2O)l自然界变化：硅酸盐岩石粘土土壤胶体 吸收NH4、K等营养离子供 生物吸收。水泥:以石灰石和黏土为原料，加石膏硅酸盐工业产品玻璃:以纯碱、石灰石和石英为原料 普通玻璃: Na2OCaO6SiO2人面鱼纹盆(陶瓷)砖瓦(陶瓷)陶瓷(China)：以粘土原料金刚砂硅钢硅橡胶生物陶瓷其它重要硅化物 lSiC l硅钢（4） l硅橡胶三、硅单质（Si）硅有晶体硅和无定形硅两种单质1.物理性质
9、:灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体 熔、沸点高、硬度大 晶体硅是良好的半导体材料2.化学性质:常温下硅的化学性质不活泼Si + O2 = SiO23、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。4、硅的工业制法制粗硅： SiO2+2C=Si+2CO高温用氧化还原反应的概念分析此反应Si4HFSiF42H2 2Si2NaOHH2ONa2SiO3 2H2单质中能和氢氧化钠溶液生成氢气 的金属是Al,非金属是SiSiSiO2与水 O2F2氢氟 酸 与 NaO H 与 CaO不反应不反应SiO24HFSiF42H2O不反应2Si2NaOHH2O Na2SiO3 2H22NaOHSiO2Na2SiO3H2OSiO2SiO2Si2F2SiF4Si4HFSiF42H2 CaOSiO2CaSiO3高温再 见
