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1、第四章第四章非金属及其化合物非金属及其化合物第一节第一节无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角-硅硅非金属元素在地壳中的含量非金属元素在地壳中的含量 硅的硅的氧化物氧化物及及硅酸盐硅酸盐构成了构成了地壳中地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的总量的90%以上。以上。 豪门二杰豪门二杰-碳、硅碳、硅碳碳-统治了有机界：碳是构成有机物的主统治了有机界：碳是构成有机物的主要元素。要元素。硅硅统治了无机矿物界：硅是构成岩石与许统治了无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。多矿物的基本元素。思考思考1：碳、硅原子最外层电子数是多少？碳、硅原子最外层电子数
2、是多少？Si碳、硅原子最外层电子数是碳、硅原子最外层电子数是4思考思考2：碳、硅原子主要显几价？碳、硅原子主要显几价？正四价（正四价（+4价）价）一、硅的存在和结构：一、硅的存在和结构：1、硅的存在：、硅的存在：(1)硅在地壳中的含量仅次于氧硅在地壳中的含量仅次于氧,为为26.3%(2)硅是一种亲氧元素硅是一种亲氧元素,主要以氧化物及硅酸盐主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。的形式存在。2、硅的结构：、硅的结构：正四价正四价归纳总结归纳总结3 3、主要物理性质、主要物理性质晶体硅结构类似金刚石，晶体硅结构类似金刚石，灰黑色、硬而脆灰黑色、硬而脆有金属光泽的固体熔点、沸点高硬度大有金属光泽的固体熔点
3、、沸点高硬度大4 4、化学性质：、化学性质：不不活泼活泼(1)(1)常温下：常温下：Si+2FSi+2F2 2=SiF=SiF4 4Si+4HF=SiFSi+4HF=SiF4 4 +2H2H2 2Si+ Si+ 2NaOH2NaOH + H + H2 2O = O = NaNa2 2SiOSiO3 3 + + 2H2H2 2注：注：其它氧化剂，如其它氧化剂，如ClCl2 2、O O2 2、H H2 2SOSO4 4、HNOHNO3 3等等常温下都不与硅起反应。常温下都不与硅起反应。(2)(2)加热时：与某些非金属反应加热时：与某些非金属反应Si+OSi+O2 2=SiO=SiO2 25 5、工
4、业制粗硅：、工业制粗硅：粗硅粗硅提纯提纯 * *Si+2ClSi+2Cl2 2=SiCl=SiCl4 4SiClSiCl4 4+2H+2H2 2=Si+4HCl=Si+4HClSiOSiO2 2+2C=Si+2C=Si+2 2COCO高温高温6 6、用途：、用途：高纯高纯硅：半导体材料。硅：半导体材料。合金合金变压器铁芯变压器铁芯（含硅含硅4%4%的钢有导磁性的钢有导磁性） 耐酸设备耐酸设备（含硅含硅15%15%左右的钢有耐酸性左右的钢有耐酸性）太阳能电池、电脑芯片等太阳能电池、电脑芯片等能溶解硅且能放出氢气的是能溶解硅且能放出氢气的是 （ ）A A、浓盐酸浓盐酸 B B、稀硫酸稀硫酸C C、
5、氢氟酸氢氟酸 D D、浓烧碱浓烧碱C、D二、二氧化硅和硅酸二、二氧化硅和硅酸思考思考1：什么是硅石、石英、水晶、玛瑙？什么是硅石、石英、水晶、玛瑙？讨论：讨论：试画出由硅石开始分类的树状分布图试画出由硅石开始分类的树状分布图硅石硅石结晶形（石英）结晶形（石英）无定形（硅藻土）无定形（硅藻土）水晶水晶玛瑙玛瑙 思考思考:二氧化硅具有哪些物理性质二氧化硅具有哪些物理性质?化学稳定性如何化学稳定性如何?你的根据是什么你的根据是什么?SiO2的这些性质是由什么决定的？的这些性质是由什么决定的？物理性质：物理性质：难溶于水，熔点高，硬度大。难溶于水，熔点高，硬度大。化学性质：化学性质：化学性质很稳定，不
6、活泼化学性质很稳定，不活泼原因：原因：SiO2的这些性质主要与它的结构有关，的这些性质主要与它的结构有关， SiO2是正是正四面体的空间网状结构，四面体的空间网状结构，因此性质很稳定因此性质很稳定 1、二氧化硅的存在：二氧化硅的存在：结晶形、结晶形、无定形：无定形：石英、水晶、玛瑙、石英、水晶、玛瑙、硅硅藻土藻土2、 SiO2晶体结构：晶体结构： 正四面体的空间网状结构正四面体的空间网状结构3、物理性质：、物理性质：难溶于水，熔点高，硬度大。难溶于水，熔点高，硬度大。4、SiOSiO2 2的化学性质的化学性质性质稳定性质稳定, , 不活泼不活泼 二、二氧化硅二、二氧化硅归纳总结归纳总结难溶于水
7、，不与水反应难溶于水，不与水反应SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O是酸性氧化物是酸性氧化物SiO2 + CaO = CaSiO3 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O高温高温SiO2的化学性质的化学性质与氢氟酸反应与氢氟酸反应（特性）（特性） 思考：思考： 实验室盛装实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？你知道为什么吗？ 防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2与与NaOH溶液反溶液反应生成粘稠的应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶使瓶塞和瓶口粘在一起口粘在一起 实验室有六种试剂，根据它们各实验室有六种
8、试剂，根据它们各自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所装试放，请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。剂之间进行连线。试剂试剂二氧化硅二氧化硅氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液硝酸银晶体硝酸银晶体 氢氟酸氢氟酸浓硫酸浓硫酸 氯水氯水试剂瓶试剂瓶细口磨口塞细口磨口塞广口瓶广口瓶棕色细口磨口塞棕色细口磨口塞细口橡皮塞细口橡皮塞棕色广口瓶棕色广口瓶细口塑料瓶细口塑料瓶 由由于于SiO2具具有有优优良良的的物物理理化化学学性性能能，加加上上SiO2在在自自然然界界的的广广泛泛存存在在，因因此此从从古古到到今今都都被人类广泛地应用着被人类广泛地应用着6 6
9、、二氧化硅的用途二氧化硅的用途 制光导纤维制光导纤维 石石 英英 制制 品品三、硅酸三、硅酸(H2SiO3) 实验实验1:向饱和向饱和Na2SiO3溶液中溶液中,滴入酚酞滴入酚酞,再滴入稀盐酸再滴入稀盐酸现象现象结论结论方程式方程式 滴滴入入酚酞溶液呈红色，滴酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有透明的硅酸凝胶产生入盐酸有透明的硅酸凝胶产生 Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水呈碱性，硅酸难溶于水Na2SiO3+2HCl = H2SiO3+2NaCl思考：思考：怎样由石英制取硅酸？怎样由石英制取硅酸？思考：思考：将将CO2通入通入Na2SiO3溶液中的溶液中的现象现象?现象：现象：有白色胶状沉淀生成有白色胶
10、状沉淀生成方程式：方程式：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3结论：结论： 硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱 硅酸凝胶经干燥硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，脱水就形成干胶，称为称为“硅胶硅胶”。是。是一种常用的干燥剂一种常用的干燥剂三、硅酸三、硅酸2 2、性质：、性质：a a、硅酸、原硅酸都不溶于水，属于弱酸，、硅酸、原硅酸都不溶于水，属于弱酸，其酸性比碳酸弱其酸性比碳酸弱NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2+2H+2H2 2O=NaO=Na2 2COCO3 3+H+H4 4SiOSiO4 4b b、不稳定性：、不稳定性：H
11、 H4 4SiOSiO4 4=H=H2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O(O(易易) )NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl+H+2HCl+H2 2O=2NaCl+HO=2NaCl+H4 4SiOSiO4 4归纳总结归纳总结1、制法：、制法：C、吸附性、吸附性四、硅酸盐四、硅酸盐硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。 最简单的硅酸盐是硅酸钠最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液其水溶液 俗称为水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂等俗称为水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂等放入蒸馏水放入蒸馏水现象现象结论结论水份水份蒸发后燃烧蒸发后燃烧放入放
12、入Na2SiO3溶液溶液水份蒸发后不燃烧水份蒸发后不燃烧水份水份蒸发后，蒸发后，失去防火作用失去防火作用防火效果好防火效果好用作防火剂用作防火剂无机非金属材料无机非金属材料硅酸盐产品硅酸盐产品陶瓷陶瓷水泥水泥玻璃玻璃t硅酸盐产品简介：硅酸盐产品简介：产品产品主要原料主要原料 主要设备主要设备反应反应条件条件主要反应或主要成分主要反应或主要成分主要主要性质性质水泥水泥粘土、石灰粘土、石灰石、石、(石膏石膏)适量适量水泥回转窑水泥回转窑高温高温硅酸三钙：硅酸三钙：3CaOSiO2硅酸二钙：硅酸二钙：2CaOSiO2铝酸三钙：铝酸三钙：3CaOAl2O3水硬性水硬性玻璃玻璃纯纯碱碱石灰石石灰石石石英
13、英玻璃窑玻璃窑高温高温Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2成分：成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2传统无机非金属材料：传统无机非金属材料： 陶瓷、玻璃、水泥陶瓷、玻璃、水泥新型无机非金属材料：新型无机非金属材料：新型陶瓷新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等透明陶瓷、超导陶瓷等阅读课本阅读课本79页页 科学视野科学视野高压钠灯高压钠灯透明氧化铝陶瓷透明氧化铝陶瓷生生物物陶陶瓷瓷应应用用用高温结构陶瓷做的发动机叶片用高温结构陶瓷做的发动机叶片用二氧化硅和金属氧化物的形式用二氧化硅和金属氧化物的形式表示
14、其组成表示其组成实实例例NaNa2 2SiOSiO3 3NaNa2 2O OSiOSiO2 2阅读资料卡片阅读资料卡片:l要领：要领：两边原子个数守恒两边原子个数守恒l格式：金属氧化物、二氧化硅、水格式：金属氧化物、二氧化硅、水l顺序：金属按活动顺序表顺序：金属按活动顺序表练习：练习：如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐如何用氧化物的形式表示下列硅酸盐石棉：石棉：CaMg3Si4O12长石：长石：KAlSi3O8普通玻璃：普通玻璃：CaNa2Si6O14黏土：黏土：Al2(Si2O5)(OH)43MgOCaO4SiO2K2OAl2O36SiO2CaONa2O6SiO2Al2O32SiO22H2O四
15、四. .硅酸盐硅酸盐1 1、硅酸钠：水溶液俗称水玻璃，可做肥皂填料、硅酸钠：水溶液俗称水玻璃，可做肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。木材防火剂及黏胶剂。2 2、粘土：化学成分主要是：、粘土：化学成分主要是：AlAl2 2SiSi2 2O O5 5(OH)(OH)4 4，土壤，土壤胶体一般带负电荷，具有保肥能力。胶体一般带负电荷，具有保肥能力。3 3、水泥、玻璃、陶瓷、水泥、玻璃、陶瓷4 4、新型陶瓷：、新型陶瓷：结构陶瓷、结构陶瓷、超导陶瓷、超导陶瓷、压电陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、生物陶瓷。透明陶瓷、生物陶瓷。5 5、氧化物表示形式：、氧化物表示形式：归纳总结归纳总结ABDC1.下列物质中属于纯净物的是下列物质中属于纯净物的是()A.Na2CO310H2OB.水泥水泥C.纯净的盐酸纯净的盐酸D.普通玻璃普通玻璃2.下列叙述正确的是下列叙述正确的是()A.酸均不能与酸性氧化物反应酸均不能与酸性氧化物反应B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同3.下列物质有固定熔点的是（）下列物质有固定熔点的是（）A.水泥水泥B.玻璃玻璃C.Na2OSiO2D.水玻璃水玻璃
