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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.Si的物理性质,思考：硅在自然界中的存在形态？,一、硅(Si),晶体硅是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高、硬度大、有脆性，在常温下化学性质不活泼。,硅在地壳中的含量仅次于 占26.3% 。 自然界中它容易与化合，是一种亲元素。,氧,氧,氧,硅在自然界的存在,氧化物及硅酸盐,氧化物 硅酸盐岩石 矿物,有机物 石灰岩 碳酸盐,+4,+2 +4,3.碳和硅元素的比较,结晶形（石英晶体）无定形硅藻土,玛瑙,二、二氧化硅( SiO2 ),1. SiO2在自然界的存在,水晶,硅藻土,180,10928,Si,o,二氧化硅的晶体结构示意图,根据S
2、iO2的存在和用途,请你分析以下问题:SiO2具有哪 些物理性质?化学稳定性如何? 将你的认识写在下面的横线上,并与同学交流。 物理性质:_ 化学稳定性:_,不溶于水 硬度大 熔点高,稳定,2.SiO2的化学性质,SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,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？（提示：玻璃中含有SiO2）,硅酸钠俗称水玻璃具有粘性,二氧化硅的特性： SiO2+4HF=SiF4+2H2O,石英研钵,光导纤维,3. 二氧化硅的用途,石英坩埚,玛 瑙,紫水晶,三、硅酸（H2SiO3）,硅 胶,实验4-1 制取硅酸,滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液
3、由红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产生。,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白色胶状沉淀硅酸。,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3(胶体),思考：分析以上制取原理，若将CO2通入 Na2SiO3溶液中有何现象? (温馨提示: 碳酸的酸性强于硅酸的酸性),Na2SiO3 + CO2+H2O = Na2CO3 + H2SiO3(胶体),强酸制取弱酸的原理,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3(胶体),生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。常常用做干燥剂。也可用做催化剂的
4、载体。,钧窑葡萄式紫莲花盆 丁香紫尊,在16、17世纪，这种彩饰曾经风靡全球,黏土属于硅酸盐,四、硅酸盐,结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定,1.最简单的硅酸盐：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。还可以作为矿物胶。,硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。,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）,取两片纸条分别用蒸馏水和Na2SiO3 溶液浸湿，用酒精灯加热观察,例如：Na2SiO3 :,Al2(Si2O5)(OH)4 ：,Ca(Al2Si3O10)3H2O ：,2. 硅酸盐的表
5、示方法硅酸盐种类繁多，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。,CaOAl2O33SiO23H2O,Na2OSiO2,Al2O32SiO22H2O,3.传统硅酸盐产品,水泥、玻璃、陶瓷的比较,石灰石 黏土,石灰石、纯碱石英,黏土,回转窑,玻璃熔炉,陶瓷炉,复杂的物 理化学变 化,成分复 杂,混合物,混合物,Na2SiO3、CaSiO3、SiO2,Na2CO3+ SiO2 = Na2SiO3 +CO2 CaCO3+ SiO2 = CaSiO3 + CO2,复杂的物理化学变化,3CaOSiO2 2CaOSiO2 3CaOAl2O3,混合物,1、存在形式,晶体硅,无定形硅,硅有
6、晶体硅和无定形硅两种。,五、硅单质,2、物理性质：,晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。晶体硅的结构类似于金刚石，熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。,导电性介于导体和绝缘体之间。,思考1：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？,硅的原子结构,硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。,C,在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。,常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和 NaOH溶液反应。,Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2,Si2NaOHH2ONa2SiO32H2,SiO2 S
7、iO2,3 、硅单质的化学性质,工业上，用焦炭在高温下还原石英砂可制得粗硅，粗硅跟氯气反应经提纯得到 SiCl4后再用氢气还原制得纯硅：,4、硅的工业制备,硅单质,（1）反应中焦炭做（ ） A.还原剂 B.氧化剂 C.二者都不是 （2）反应 属于（ ），反应 属于（ ） A.化合反应 B.分解反应 C.氧化还原反应 D.非氧化还原反应 E.置换反应,A,AC,CE,做一做,SiO22CSi(粗)2CO ,Si(粗)2Cl2SiCl4 ,SiCl42H2Si(纯)4HCl ,根据以下反应回答下列问题：,5、用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料、信息技术等材料和人造卫星、登月车、火星探测器等
8、动力设备新能源。,硅太阳能电池,硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心,硅单质,观看下列图片总结单质硅的用途,硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合。所以在氧化气氛包围的地球上，硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。,硅元素,单质硅,Si + F2 Si + HF Si + NaOH,加热能与某 些非金属单 质反应（O2、Cl2）,概括、整合,随堂检测,1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是（ ）A.熔点很高 B.与水反应生成对应的酸C.可与烧碱反应生成盐 D.坚硬 2.要除去SiO2中混有的少量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 3.下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是（ ） A.HF溶液 B.KOH溶液 C.盐酸 D.硅酸钠 4.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（ ）A.CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C.高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成硅酸沉淀 .下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（ ）A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3 C.Na2ONa2CO3 D.SiO2H2SiO3,B,B,
