第四章第一节无机非金属材料第四章第一节无机非金属材料的主角的主角——硅硅4.1.1人教版人教版 必修一必修一第四章第四章 非金属及其化合物（非金属及其化合物（ Si Cl S N）） 通过下列图片你能总结归纳出硅元通过下列图片你能总结归纳出硅元素在自然界中的存在吗？素在自然界中的存在吗？ 1.自然界硅元素主要存在于:岩石、沙子和土壤岩石、沙子和土壤2.地壳中的含量:排在第二位第二位,氧的后面氧的后面.3.自然界硅存在的形态 :硅无无游离态单质状态 只有化合态只有化合态：常常有硅的氧化物和硅酸盐硅的氧化物和硅酸盐（一）硅元素在自然界中存在和含量（一）硅元素在自然界中存在和含量 你能画出碳和硅原子结构示意图，并归纳出你能画出碳和硅原子结构示意图，并归纳出硅与碳在元素周期表中的位置与结构吗？硅与碳在元素周期表中的位置与结构吗？(二二) 硅的位置与结构硅的位置与结构CSi 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））(1)二氧化硅二氧化硅存在存在 结晶形结晶形 石英晶体石英晶体无定形无定形——硅藻土硅藻土{水晶水晶玛瑙玛瑙硅石硅石沙子沙子 每每1个个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原子，原子，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原子相结合。
原子相结合 硅原子硅原子——[SiO2]四面体四面体二氧化硅中硅原子与氧原子个数比为二氧化硅中硅原子与氧原子个数比为1 ：： 2,用用SiO2来表示来表示二氧二氧 化硅的组成化硅的组成,表示表示Si 与与O的原子个数比的原子个数比,不是分子式是不是分子式是化学式化学式（（2）二氧化硅的结构）二氧化硅的结构 3、从下图你能知道二氧化硅有什么用途吗？、从下图你能知道二氧化硅有什么用途吗？SiO2主要用作装饰、石英坩埚、光纤主要用作装饰、石英坩埚、光纤 二氧化碳二氧化碳 二氧化硅二氧化硅 状态状态物理性质物理性质化化学学性性质质与水反应与水反应与碱反应与碱反应与碱性氧与碱性氧化物反应化物反应与酸反应与酸反应 用用 途途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3不反应不反应SiOSiO2 2 ＋＋＋＋ 2NaOH2NaOH = NaNa2 2SiOSiO3 3 ＋＋＋＋H H2 2OOSiOSiO2 2＋＋＋＋CaOCaO=CaSiO=CaSiO3 3固固 态态熔点低熔点低气气 态态熔点高、硬度大熔点高、硬度大—— SiOSiO2 2 ＋＋＋＋ 4HF4HF=SiF=SiF4 4↑ ↑＋＋＋＋ 2H2H2 2OO 人工降雨，灭火等人工降雨，灭火等 装饰、石英坩埚、光纤装饰、石英坩埚、光纤（（3）二氧化硅的物理和化学性质和用途）二氧化硅的物理和化学性质和用途 1、实验室盛装、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞用橡胶塞而不用玻璃塞？？ SiO2 ＋＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋＋H2ONaOH溶液能与玻璃中的溶液能与玻璃中的SiO2反应生成反应生成 Na2SiO3，，使瓶塞部分粘结而无法打开。
因此盛装使瓶塞部分粘结而无法打开因此盛装NaOH溶液溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞 图图 4-6 实验室盛放实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶溶液的试剂瓶 3、某同学根据、某同学根据SiO2既可与碱反应既可与碱反应,也能与也能与氢氟氢氟酸反应酸反应,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?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，盛装氢氟酸不能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不 能用能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶玻璃试剂瓶而要用塑料瓶 SiO2 ＋＋ 4HF =SiF4↑＋＋ 2H2O 此反应常用于雕刻玻璃此反应常用于雕刻玻璃 不正确因为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不跟不正确因为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不跟其它酸反应，而是属于酸性氧化物其它酸反应，而是属于酸性氧化物 想一想想一想：怎样设计实验制取：怎样设计实验制取H H2 2SiOSiO3 3呢？呢？ 2、硅酸、硅酸 （（H2SiO3）） 温馨提示：温馨提示：CO2＋＋H2O＝＝H2CO3 ，，但是但是SiO2不能与水直接不能与水直接化合成化合成H2SiO3。
Na2CO3+2HCl ＝＝2NaCl+ H2O+ CO2 ↑原理：强酸制弱酸原理：强酸制弱酸(1)制备制备: 制取原理：强酸制弱酸制取原理：强酸制弱酸现象现象结论结论化学方化学方程式程式离子方离子方程式程式滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生a、、Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水 的硅酸，的硅酸，阅读课本阅读课本P65并并探究实验探究实验4-1Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓SiO32- + 2H+ == H2SiO3↓ 生成的硅酸逐成的硅酸逐渐聚合而形成硅渐聚合而形成硅酸溶胶，经干燥酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸脱水就形成硅酸干胶，称为干胶，称为“硅硅胶胶”常常用做常常用做干燥剂3）用途）用途(2)物理性质物理性质:硅酸是一种白色固体，溶解度很小，而且是一种硅酸是一种白色固体，溶解度很小，而且是一种弱酸弱酸,酸性比酸性比H2CO3还弱。
还弱 离子方程式为：离子方程式为：SiO32- + H2O + CO2== CO32- + H2SiO3↓Na2SiO3 + H2O + CO2 == Na2CO3 + H2SiO3↓ 用什么实验事实能够证明用什么实验事实能够证明硅酸的酸性比碳酸弱？硅酸的酸性比碳酸弱？ 向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体，出现向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体，出现白色浑浊，即用白色浑浊，即用H2CO3可制得可制得H2SiO3 ，可证明，可证明H2SiO3 的酸性比的酸性比H2CO3弱强酸制弱酸）弱强酸制弱酸） 小结小结（二）硅酸（二）硅酸 H H2 2SiOSiO3 3（一）二氧化硅（一）二氧化硅 SiO2 （（2）硅胶的用途：干燥剂，吸附剂，催化剂的载体硅胶的用途：干燥剂，吸附剂，催化剂的载体 （（1））实验室制取方法（实验室制取方法（强酸制弱酸强酸制弱酸）：）： NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=H+2HCl=H2 2SiOSiO3 3（（胶体胶体））+2NaCl+2NaCl （（2））酸性氧化物酸性氧化物ⅠⅠ、、与碱反应与碱反应 SiO2＋＋2NaOH＝＝Na2SiO3＋＋H2O ⅡⅡ、、与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应 SiO2＋＋CaO ＝＝ CaSiO3（（1 1）特性）特性 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O 课堂练习课堂练习1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化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（合物不具有的性质是（ ）） 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、下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是、下列试剂能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的是（（ ））A.HF溶液溶液 B.KOH溶液溶液 C.盐酸盐酸 D.水玻璃水玻璃BC 4.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.CO2→H2CO3 B.SiO2→Na2SiO3 C.Na2O→Na2CO3 D.SiO2→H2SiO3 3.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（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，溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水难溶于水 B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出通入可溶性硅酸盐中析出硅酸硅酸C.高温下高温下SiO2与碳酸盐与碳酸盐 反应生成反应生成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盐溶液中生成硅酸硅酸沉淀沉淀BD 【作业】§课本P81 4、5、6、7、8、9、10§同步导学 第四章第一节无机非金属材料第四章第一节无机非金属材料的主角的主角——硅硅4.1.2人教版人教版 必修一必修一第四章第四章 非金属及其化合物（非金属及其化合物（ Si Cl S N）） 二、硅酸盐1、定义：、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称 2、性质：、性质：硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是可溶性硅酸盐是Na2SiO3，，K2SiO33、表示方法：、表示方法：（（1）化学式法：）化学式法： 适用于简单的硅酸盐如：适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3，，K2SiO3、、 CaSiO3等。
等 （（2）氧化物法：）氧化物法：l要领：要领：两边原子个数守恒两边原子个数守恒l格式：金属氧化物格式：金属氧化物.二氧化硅二氧化硅.水水l顺序：金属氧化物书写顺序顺序：金属氧化物书写顺序l 按金属活动顺序表按金属活动顺序表 实实 例例NaNa2 2SiOSiO3 3NaNa2 2O O•SiOSiO2 2 高岭石高岭石AlAl2 2（（SiSi2 2O O5 5）（）（OHOH））4 4AlAl2 2O O3 3 ·2SiO ·2SiO2 2·2H·2H2 2O O K2O··2Al2O3··6SiO2··2H2OK(Al2Si3O10)(OH)2 4、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3））白色固体，易溶于水；白色固体，易溶于水；Na2SiO3水溶液水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，是一种矿物胶，黏性很强，可以无色粘稠的液体，是一种矿物胶，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂作黏胶剂和木材防火剂阅读课本阅读课本P65并并探究实验探究实验4-2放入蒸馏水放入蒸馏水放入硅酸钠饱和溶液放入硅酸钠饱和溶液 现现 象象 结结 论论 水分蒸发后燃烧水分蒸发后燃烧 水分蒸干后不燃烧水分蒸干后不燃烧硅酸钠能防火硅酸钠能防火水不能防火水不能防火（（1）、硅酸钠的物理性质）、硅酸钠的物理性质 硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？么现象？为什么？硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。
因硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊因为发生下列反应：为发生下列反应：（（2）、硅酸钠化学性质）、硅酸钠化学性质化学性质相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳化学性质相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性好Na2SiO3＋＋CO2＋＋H2O＝＝Na2CO3＋＋H2SiO3↓ （（3）、用途）、用途作肥皂填料；作肥皂填料；用做建筑、纸张的黏合剂；用做建筑、纸张的黏合剂；木材、织物的防腐剂及防火剂木材、织物的防腐剂及防火剂②②与盐反应与盐反应①①与酸反应（强酸制弱酸）与酸反应（强酸制弱酸）Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3↓CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3 ↓ +2NaCl5、硅酸盐工业产品、硅酸盐工业产品传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥玻璃、陶瓷、水泥 [练习练习]1.下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ））A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品B.水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2C.SiO2很稳定，与所有的酸都不反应很稳定，与所有的酸都不反应D.将石棉（将石棉（CaMg3Si4O12）化学式改写成氧化物）化学式改写成氧化物的形式：的形式：3(MgO·CaO)·4SiO2A 三、硅单质三、硅单质（（Si））2、物理性质：、物理性质：3、化学性质、化学性质有金属光泽的灰黑色固体，有金属光泽的灰黑色固体，熔点熔点 高，硬度大。
高，硬度大1、存在形式、存在形式{晶体硅晶体硅无定形硅无定形硅你能根据硅的原子结构推测硅单质可能具有的化你能根据硅的原子结构推测硅单质可能具有的化学性质么？学性质么？ ②②在高温条件下，单质硅能与在高温条件下，单质硅能与O2和和Cl2等非金属等非金属单质反应单质反应3、、Si 的化学性质的化学性质①①常温下化学性质不活泼，只能跟常温下化学性质不活泼，只能跟F2、、HF和和 NaOH溶液反应溶液反应Si＋＋2F2＝＝SiF4 Si＋＋4HF＝＝SiF4↑＋＋2H2↑ Si＋＋2NaOH＋＋H2O＝＝Na2SiO3＋＋2H2↑Si＋＋O2 SiO2 工工业上，用上，用焦炭焦炭在高温下在高温下还原原石英砂石英砂可制得粗硅可制得粗硅SiO2＋＋2C＝＝Si(粗粗)＋＋2CO↑↑ ①① ，，又能跟又能跟氯气反气反应经提提纯得到得到 SiCl4后再用氢气还后再用氢气还原制得纯硅：原制得纯硅：Si(粗粗)＋＋2Cl2＝＝SiCl4 ②② ，，SiCl4＋＋2H2＝＝Si(纯)＋＋4HCl③③根据以上反应回答下列问题：根据以上反应回答下列问题：（（1）反应）反应①①中焦炭做（中焦炭做（ ）） A.还原剂还原剂 B.氧化剂氧化剂 C.二者都不是二者都不是（（2）反应）反应 ②②属于（属于（ ），反应），反应③③ 属于（属于（ ）） A.化合反应化合反应 B.分解反应分解反应 C.氧化还原反应氧化还原反应 D.非氧化还原反应非氧化还原反应 E.置换反应置换反应4、硅的工业制备、硅的工业制备AACCE 5、用途：、用途：太阳能电池、太阳能电池、计算机芯片计算机芯片半导体材料半导体材料信息技术等材料信息技术等材料人造卫星、登月车、火星探测器等动力设备新能源。
人造卫星、登月车、火星探测器等动力设备新能源硅硅太太阳阳能能电电池池硅硅芯芯片片是是各各种种计计算算机机、、微微电电子子产产品品的的核核心心 【作业】§课本P80 1、2、3、11、12§同步导学 你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗 新型陶瓷新型陶瓷人人造造关关节节 高高压压钠钠灯灯w高温结构陶瓷高温结构陶瓷 1.氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷 陶瓷机械零件陶瓷机械零件 三、新型无机非金属材料的特性三、新型无机非金属材料的特性¨1.能承受高温、强度高能承受高温、强度高例如：氮化硅陶瓷在例如：氮化硅陶瓷在1200℃左右的高温下，左右的高温下，仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等片、轴承、永久性模具等 ¨2.具有电学特性，一些新型无机非金属材料可具有电学特性，一些新型无机非金属材料可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝缘性以作为半导体、导体、超导体等，一些绝缘性材料常被用于集成电路的基板材料常被用于集成电路的基板 ¨3.具有光学特性有些新型无机非金具有光学特性有些新型无机非金属材料能发出各色的光，有的能透过属材料能发出各色的光，有的能透过可见光，有的能使红外线、雷达射线可见光，有的能使红外线、雷达射线穿过。
穿过处处于于高高温温下下的的光光导导纤纤维维 F-117F-117是一种单座战斗轰炸机设计目的是凭隐身性能，突破敌火力网，压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地、重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力 ¨4. 具有生物特性有些新型无机非金属材料强具有生物特性有些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织有较好的度高、无毒、不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植入人体内，用这类材料制成适应性，可直接植入人体内，用这类材料制成的人造牙齿、人造骨骼，已被应用在医疗上的人造牙齿、人造骨骼，已被应用在医疗上人人造造关关节节 。