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1、无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角-硅硅无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角 -硅硅硅硅的概况的概况在地壳中含量第二在地壳中含量第二 ： 氧氧 硅硅 铝铝 铁铁硅硅的存在与分布的存在与分布存在：没有游离态，只有化合态存在：没有游离态，只有化合态分布：自然界中分布广泛，是构成矿分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。物和岩石的基本元素。硅谷硅谷:思考思考:提及到提及到“硅硅”这一个词这一个词,你能联想到哪些你能联想到哪些?美国新兴的高技术产业开发区美国新兴的高技术产业开发区,电子技术电子技术研究中心研究中心,计算机生产的重要基地计算机生产的重要基地,位于位于加利福尼亚州圣弗
2、朗西斯科南端加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端.半导体半导体:单晶硅是半导体器材的核心材料单晶硅是半导体器材的核心材料,硅半导硅半导体是集成电路的主要材料体是集成电路的主要材料,估计在估计在21世世纪纪,硅仍然会占半导体材料的硅仍然会占半导体材料的95%以以上上.沙子、石英、水晶沙子、石英、水晶:主要成分是硅的氧化物主要成分是硅的氧化物光导纤维光导纤维:从石英玻璃熔融体中从石英玻璃熔融体中,拉出直径为拉出直径为100微米的细丝微米的细丝.再把千百根光导纤维组合并增强处再把千百根光导纤维组合并增强处理理,就制成成光缆就制成成光缆,其优点其优点:质轻质轻,体积小体积小,输送距离长输送距离长,保密性好保密
3、性好,成本低成本低.从原子角度认识硅原子从原子角度认识硅原子既不易失去电子既不易失去电子,也不易得到电子也不易得到电子,主要形成主要形成四价化合物四价化合物.一一.二氧化硅二氧化硅(SiO2)天然的SiO2约占地壳质量的约占地壳质量的12%硅石硅石结晶形结晶形无定形无定形石英石英 水晶水晶玛瑙玛瑙硅藻土硅藻土水水晶晶玛瑙玛瑙石英具有彩色环状或层状的称为玛瑙。结构结构:SiO4四面体四面体 每每1个个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原原子，子，Si在中心在中心,O在四个顶角在四个顶角. 同时每同时每1个个O原子周围结合原子周围结合2个个Si原子。原子。 二氧化硅中氧原子与硅原子二氧化硅中氧原
4、子与硅原子个数比为个数比为2：1,通常用通常用SiO2来表来表示二氧化硅的组成示二氧化硅的组成.结构与性质的关系：结构与性质的关系：结构与性质的关系：结构与性质的关系：SiOSiO2 2的网状结构的网状结构的网状结构的网状结构物理性质：熔点高，硬度大的固体物理性质：熔点高，硬度大的固体物理性质：熔点高，硬度大的固体物理性质：熔点高，硬度大的固体不溶于水，纯净的不溶于水，纯净的不溶于水，纯净的不溶于水，纯净的SiOSiO2 2晶体无色透明晶体无色透明晶体无色透明晶体无色透明化学性质化学性质化学性质化学性质：很稳定（化学性质很稳定（化学性质很稳定（化学性质很稳定（化学性质很不活泼）很不活泼）很不活
5、泼）很不活泼）SiO2 2的化学性质（很不活泼）的化学性质（很不活泼）2.特特特特性性 与与HF的反应的反应 SiO2 2 4HF = SiF4 4 2H2 2O*用途用途：雕刻玻璃：雕刻玻璃1.酸性氧化物酸性氧化物与碱性氧化物反与碱性氧化物反应生成盐生成盐生成盐生成盐 SiOSiO2 2 CaOCaO = CaSiO = CaSiO3 3 与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水 SiO2 2 2NaOH = Na2 2SiO3 3 H2 2O 硅酸硅酸钠高温高温高温高温3.弱氧化性弱氧化性高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温SiO2+2C
6、 = Si+2CO4.与某些盐反应与某些盐反应SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3+CO2SiO2 + CaCO3 = CaSiO3+CO2想一想想一想想一想想一想1. 为什么在什么在实验室中盛放室中盛放NaOH 溶液的试溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ 玻璃中的玻璃中的玻璃中的玻璃中的SiOSiO2 2 与与与与NaOH NaOH 反应生成有粘胶性反应生成有粘胶性反应生成有粘胶性反应生成有粘胶性的硅酸钠的硅酸钠的硅酸钠的硅酸钠2. .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？HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂能腐蚀玻
7、璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。瓶而要用塑料瓶。3.某同学根据某同学根据SiO2既可与碱反应既可与碱反应,也能与也能与氢氢氟酸反应氟酸反应,推断推断SiO2为两性氧化物为两性氧化物.是否正确是否正确? 现象现象 结论结论 反应式反应式 65 实验观观察察察察现现象并填写下表象并填写下表象并填写下表象并填写下表滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成色消失，并有透明胶状物质生成色消失，并有透明胶状物质生成色消失，并有透明胶状物质生成NaNa2 2SiOSiO3 3
8、溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成了了了了HH2 2SiOSiO3 3NaNa2 2SiOSiO3 3 + 2HCl = H + 2HCl = H2 2SiOSiO3 3 + 2NaCl + 2NaCl二二.硅酸硅酸 (H2SiO3)制备制备:可溶性硅酸盐（如可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应与酸反应Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaClNa2SiO3 + CO2+H2O= H2SiO3 + 2Na2CO3性质性质:白色白色,胶状胶状,不溶于水的物质不溶于水的物质 酸性比碳酸弱酸性比碳酸弱.用途用途:可
9、作干燥剂和催化剂的载体可作干燥剂和催化剂的载体小结小结:1.SiO2 存在形态存在形态 物理性质物理性质 化学性质化学性质2. H2SiO3 制备制备 用途用途 二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅空气空气硅石、石英、水晶、硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子、硅藻土玛瑙、沙子、硅藻土熔、沸点低，熔、沸点低， 微溶于水微溶于水熔点高，硬度大，不溶于水熔点高，硬度大，不溶于水CO2+H2O=H2CO3不反应不反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO 高温高温CaSiO3存存 在在物理性质物理性质不反应不反应与氢氟酸反应
10、与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O化化学学性性质质与水反应与水反应与与NaOH反应反应与与CaO反应反应与酸反应与酸反应课堂练习1:1.填表并比较.练习2:COCO2 2通入下列各溶液中通入下列各溶液中通入下列各溶液中通入下列各溶液中, ,不可能产生沉淀的是不可能产生沉淀的是不可能产生沉淀的是不可能产生沉淀的是 ( )( )A A 石灰水石灰水石灰水石灰水 B B 饱和碳酸钠溶液饱和碳酸钠溶液饱和碳酸钠溶液饱和碳酸钠溶液C C 硅酸钠溶液硅酸钠溶液硅酸钠溶液硅酸钠溶液 D D 氯化钙溶液氯化钙溶液氯化钙溶液氯化钙溶液下列物质中主要成分不是下列物质中主要成分不是下列物质中主要成分不是下列物质中主要成分不是SiO2 的是的是( )A水晶水晶 B玛瑙玛瑙 C硅石硅石 D硅胶硅胶下列物质中下列物质中,能够与能够与NaOHNaOH溶液反应的是溶液反应的是溶液反应的是溶液反应的是( (）A A 碳酸钠碳酸钠碳酸钠碳酸钠B B硅酸钠硅酸钠硅酸钠硅酸钠C C二氧化硅二氧化硅二氧化硅二氧化硅D D氢氧化铝氢氧化铝氢氧化铝氢氧化铝
