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1、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第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物美国硅谷美国硅谷1 1、了解了解Si、SiO2、H2SiO3的主要性质。的主要性质。2 2、认识认识Si、SiO2、H2SiO3的广泛用途的广泛用途,体会化学的体会化学的创造性和实用性。创造性和实用性。3 3、了解硅酸盐的主要性质。、了解硅酸盐的主要性质。 硅在地壳中的含量仅次于硅在地壳中的含量仅次于 占占26.3% 26.3% 。 自然界中它容易与化合，是一种亲元素。自然界中它容易与化合，是一种亲元素。 氧氧氧氧氧氧1.1.硅的存在硅的存在主要存在形式主要存在形式主要化合价主要化合价原子结
2、构示意图原子结构示意图 硅硅 碳碳氧化物氧化物 硅酸盐硅酸盐石灰岩石灰岩 碳酸盐碳酸盐碳的氧化物碳的氧化物+4+4+2 +4+2 +4+14+142 28 84 4+6+62 24 42.2.碳和硅元素的比较碳和硅元素的比较有结晶形（石英晶体）有结晶形（石英晶体）无定形无定形硅藻土硅藻土玛瑙玛瑙天天然然的的 SiO2 硅硅石石一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（、二氧化硅（ SiO2 ）（）二氧化硅的存在（）二氧化硅的存在水晶水晶（2 2）二氧化硅的结构）二氧化硅的结构科学视野石英研钵石英研钵光导纤维光导纤维（3 3）二氧化硅的用途）二氧化硅的用途坩埚坩埚根据根据SiO2的存在和
3、用途的存在和用途,请你分析以下问题请你分析以下问题:SiO2具有哪具有哪些物理性质些物理性质?化学稳定性如何化学稳定性如何? 将你的认识写在下面的将你的认识写在下面的横线上横线上, ,并与同学交流。并与同学交流。物理性质物理性质:_:_化学稳定性化学稳定性:_:_不溶与水不溶与水 硬度大硬度大 熔点高熔点高很稳定很稳定（）（）SIO2的化学性质的化学性质: 酸性氧化物酸性氧化物 SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O实验室盛装实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？（提示：玻璃中含橡胶塞而不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有有SiO2） 特性特性SiO
4、2 4HF =SiF4 2H2O （此反应常用于刻蚀玻璃）（此反应常用于刻蚀玻璃）实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？2 2、硅酸（、硅酸（H H2 2SiOSiO3 3） 滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液由红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产生。由红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产生。 a a、NaNa2 2SiOSiO3 3溶液呈碱性；溶液呈碱性；b b、可溶性硅酸盐与盐酸反、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。应生成不溶于水的白色胶状沉淀硅酸。(1) (1) 制取制取( (较强酸制较弱
5、酸较强酸制较弱酸) ) Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3思考思考: :分析以上制取分析以上制取原理，若将原理，若将CO2通入通入 Na2SiO3溶液中有何现象溶液中有何现象? (温馨提示温馨提示: 碳酸的酸性强于硅酸的酸性碳酸的酸性强于硅酸的酸性) 生成的硅酸逐渐聚合而生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干燥脱水形成硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为就形成硅酸干胶，称为“硅硅胶胶”。常常用做干燥剂。也。常常用做干燥剂。也可用做催化剂的载体。可用做催化剂的载体。（2 2）用途）用途二、硅酸盐二、硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定结构复杂，一般不溶于水
6、，化学性质很稳定1 1、最简单的硅酸盐：硅酸钠（、最简单的硅酸盐：硅酸钠（NaNa2 2SiOSiO3 3) ) 其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原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。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。硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。实验实验4-24-2 放入蒸馏水放入蒸馏水 放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易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用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火（制备木材防火剂的
7、原料）（制备木材防火剂的原料）硅酸盐的丰富性和多样性（阅读课本）硅酸盐的丰富性和多样性（阅读课本）科学视野（1 1）玻璃：）玻璃： 普通玻璃普通玻璃: :以以纯碱碱 、石灰石和石英、石灰石和石英 为原料，原料，经混混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。 (Na2CO3)（SiO2）Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2主要成分：主要成分： Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 （Na2OCaO6SiO2）2 2、硅酸盐工业、硅酸盐工业有关反应化学方程式：有关反应化学方程式：高温高温高温高温（2 2）水泥）水泥以黏
8、土和石灰石以黏土和石灰石为主要原料主要原料 经研磨、混合后在水经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，研成细粉就得适量石膏，研成细粉就得到水泥。到水泥。 石膏的作用是调节水石膏的作用是调节水泥硬化速度。泥硬化速度。（3 3）传统硅酸盐陶瓷传统硅酸盐陶瓷： 传统硅酸硅酸盐陶瓷是以陶瓷是以粘土粘土为原料，原料，经高温高温烧结而成。而成。日常生活中常日常生活中常见的陶瓷有日用器皿、建筑的陶瓷有日用器皿、建筑饰材、材、卫生生洁具具等。等。人面鱼纹彩陶盆人面鱼纹彩陶盆（4 4）具有特殊功能的含硅物质：）具有特殊功能的含硅物质：、碳化硅、碳化硅（SiCSiC俗称金俗称金刚砂
9、），具有砂），具有金金刚石的石的结构。硬度很大，构。硬度很大，用作砂用作砂纸、砂、砂轮的磨料。的磨料。、硅、硅 钢钢（铁合金）导磁性良好，（铁合金）导磁性良好，用作变压器铁芯。用作变压器铁芯。硅橡胶硅橡胶 （具有均匀微孔（具有均匀微孔结构构 的的铝硅酸硅酸盐。）。） 分子筛分子筛( (最好的既耐高温又耐最好的既耐高温又耐 低温的橡胶低温的橡胶) )例如：例如：Na2SiO3 :Al2(Si2O5)(OH)4 ：Ca(Al2Si3O10)3H2O ：3 3、硅酸盐组成的表示：、硅酸盐组成的表示： 硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二氧化硅和金属
10、氧化物的组合形式表示。氧化硅和金属氧化物的组合形式表示。CaOAl2O33SiO23H2O（活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水）（活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水）Na2OSiO2Al2O32SiO22H2O三三. . 硅单质硅单质( (晶体硅是良好的半导体材料晶体硅是良好的半导体材料) )1 1、硅的存在和状态：、硅的存在和状态：(1)(1)在自然界中硅元素只有化合态，无游离态；在自然界中硅元素只有化合态，无游离态；(2)(2)与碳相似，单质硅也有晶体硅和无定形硅。与碳相似，单质硅也有晶体硅和无定形硅。2 2、物理性质：、物理性质：单质硅是灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，单质
11、硅是灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体， 熔沸点较高。熔沸点较高。3 3、化学性质：、化学性质：在常温下在常温下, ,硅化学性质不活泼硅化学性质不活泼, ,除氟气、氢氟酸和强碱除氟气、氢氟酸和强碱外外, ,硅不跟其他物质硅不跟其他物质, ,如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。反应。SiO2+2C=Si+2CO高温高温粗硅提纯：粗硅提纯：Si+2Cl2= SiCl4高温高温SiCl4+2H2= Si+4HCl高温高温4 4、工业制粗硅：、工业制粗硅：5 5、硅的用途、硅的用途SiF4SiO2Na2SiO3H2SiO3CaSiO3Si1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成
12、的化合物不具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（有的性质（ ） A.熔点很高熔点很高 B.与水反应生成对应的酸与水反应生成对应的酸C.可与烧碱反应生成盐可与烧碱反应生成盐 D.坚硬坚硬2.赏心悦目的花瓶图案是用下列物质的一种对玻璃进行刻赏心悦目的花瓶图案是用下列物质的一种对玻璃进行刻蚀而形成的蚀而形成的,这种物质是（这种物质是（ ） A.盐酸盐酸 B.氢氟酸氢氟酸 C.烧碱烧碱 D.纯碱纯碱 BB3、下列试剂不能贮存在磨砂玻璃塞的试剂瓶里的、下列试剂不能贮存在磨砂玻璃塞的试剂瓶里的是（是（ ）A.HNO3溶液溶液 B.KOH溶液溶液 C.盐酸盐酸 D.NaCl溶液溶液4.
13、下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（是（ ）A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3 C.Na2ONa2CO3 D.SiO2H2SiO3D B6要除去要除去SiO2中混有的少量中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂杂质，最适宜的试剂是是 ( ) A.纯碱溶液纯碱溶液 B. 盐酸盐酸 C.硫酸硫酸 D.苛性钠溶液苛性钠溶液B5. 将过量的将过量的CO2分别通入：分别通入： CaCl2溶液；溶液； Na2SiO3溶液；溶液； Ca(OH)2溶液；溶液； 饱和饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是是
14、 ( )A B C DB7 7下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是( )ASiO2 +2C=Si+2COBSiO2 +2NaOH=Na2SiO3+H2OCSiO2 +4HF=SiF4+2H2ODSiO2 +CaCO3=CaSiO3+CO28 8下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是( )A. 烧碱溶液烧碱溶液 B. 浓硫酸浓硫酸 C. 氢氟酸氢氟酸 D. 碳酸钠溶液碳酸钠溶液BC9制造光导纤维的主要原料是制造光导纤维的主要原料是( )A晶体硅晶体硅 B二氧化硅二氧化硅 C石墨石墨 D硅酸钠硅酸钠10下列叙述正确的是下列叙述正确的是( )A自然界存在大量单质硅自然界存在大量单质硅BSiO2 与任何酸都不起反应与任何酸都不起反应 C光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传输光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传输DSiO2 的化学性质活泼，能与很多物质发生化学反应的化学性质活泼，能与很多物质发生化学反应BC11.硅酸的工业制法是硅酸的工业制法是:将稀释好的硅酸钠和硫酸反应将稀释好的硅酸钠和硫酸反应生成水凝胶生成水凝胶,经水洗干燥得成品。有关的化学方程式是经水洗干燥得成品。有关的化学方程式是 。Na2SiO + H2SO4 = Na2SO4 + H2SiO3
