高一化學(xué)第四章第一課時(shí)無機(jī)非金屬材料主角-硅

1、第一課時(shí) 二氧化硅和硅酸含量：OSi Al Fe 硅的概況：在地殼中含量第二硅的概況：在地殼中含量第二含量含量僅次于僅次于氧氧，居第二位，居第二位存在存在全部全部以以化合態(tài)化合態(tài)存在，主要是氧化存在，主要是氧化 物和硅酸鹽物和硅酸鹽特點(diǎn)特點(diǎn)化合態(tài)的硅元素呈化合態(tài)的硅元素呈+4價(jià)價(jià)天然二氧化硅天然二氧化硅（硅石）（硅石）結(jié)晶形結(jié)晶形無定形：無定形：硅藻土：硅藻土：一般是由統(tǒng)稱為一般是由統(tǒng)稱為硅藻的單細(xì)胞藻類死亡以硅藻的單細(xì)胞藻類死亡以后的硅酸鹽遺骸形成的，后的硅酸鹽遺骸形成的，其本質(zhì)是含水的非晶質(zhì)其本質(zhì)是含水的非晶質(zhì)SiO2 沙子沙子石英：瑪瑙、水晶石英：瑪瑙、水晶一、二氧化硅一、二氧化硅(Si

2、O(SiO2 2) )1. 二氧化硅的存在二氧化硅的存在晶體：晶體：是指有規(guī)則幾何外形的固體，晶體中是指有規(guī)則幾何外形的固體，晶體中原子或分子在空間按一定規(guī)律周期性排列。原子或分子在空間按一定規(guī)律周期性排列。無定形體：無定形體：是指沒有規(guī)則幾何外形的固體，其是指沒有規(guī)則幾何外形的固體，其中原子和分子無規(guī)則排列，沒有周期性和對稱中原子和分子無規(guī)則排列，沒有周期性和對稱性。性。你知道什么是你知道什么是“晶體晶體”和和“無定形體無定形體”嗎？嗎？A:A:晶體晶體B:B:非晶體非晶體石英石英瑪瑙瑪瑙 沙子沙子中含有小粒的石英晶體。沙子的中含有小粒的石英晶體。沙子的主要成分就是主要成分就是SiO2SiO

3、SiO4 4 四面體結(jié)構(gòu)四面體結(jié)構(gòu)2. 二氧化硅的結(jié)構(gòu)二氧化硅的結(jié)構(gòu)【易錯(cuò)點(diǎn)津易錯(cuò)點(diǎn)津】：每個(gè)每個(gè)Si原子周圍結(jié)合原子周圍結(jié)合4個(gè)個(gè)O，每個(gè)，每個(gè)O原子跟原子跟2個(gè)個(gè)Si相結(jié)合，相結(jié)合，Si與與O原子按原子按1：2的比例組成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。的比例組成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。石英晶體中不存在單個(gè)的石英晶體中不存在單個(gè)的SiO2分子，所有的分子，所有的Si、O原子原子連在一起，連在一起， SiO2只是石英晶體的只是石英晶體的化學(xué)式化學(xué)式，而不是分子式。，而不是分子式。SiO2網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了SiO2是不溶于水的固體，其熔、是不溶于水的固體，其熔、沸點(diǎn)高，硬度大。沸點(diǎn)高，硬度大。SiO4

4、四面體不僅存在于四面體不僅存在于SiO2晶體中，也存在于硅酸鹽晶體中，也存在于硅酸鹽中。中。物理性質(zhì)物理性質(zhì):_化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性:_很穩(wěn)定很穩(wěn)定 根據(jù)根據(jù)SiO2的存在，請你分析以下問題：的存在，請你分析以下問題： SiO2具有哪些物理性質(zhì)？化學(xué)穩(wěn)定性如何？具有哪些物理性質(zhì)？化學(xué)穩(wěn)定性如何？你的根據(jù)是什么？你的根據(jù)是什么？ SiO2這些性質(zhì)是由什這些性質(zhì)是由什么決定的？么決定的？3. 二氧化硅的物理性質(zhì)二氧化硅的物理性質(zhì)SiOSiO2 2 2NaOH2NaOHNaNa2 2SiOSiO3 3HH2 2OO為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不

5、用玻璃塞？玻璃塞？ 因?yàn)閴A液會(huì)跟玻璃中的因?yàn)閴A液會(huì)跟玻璃中的SiO2反應(yīng)，生成的硅酸鹽反應(yīng)，生成的硅酸鹽會(huì)把試劑瓶和玻璃塞粘連在一起。會(huì)把試劑瓶和玻璃塞粘連在一起。SiOSiO2 2 CaO CaSiOCaO CaSiO3 3高溫SiOSiO2 2 + 4HF =SiF + 4HF =SiF4 4 + 2H + 2H2 2OO注意：注意： SiOSiO2 2化學(xué)性質(zhì)很不活潑，化學(xué)性質(zhì)很不活潑，氫氟酸氫氟酸（ HF）是是唯一唯一可以與之反應(yīng)的酸?？梢耘c之反應(yīng)的酸。 HF會(huì)腐蝕玻璃，因此盛裝氫氟酸不能用會(huì)腐蝕玻璃，因此盛裝氫氟酸不能用玻璃瓶而要用玻璃瓶而要用塑料品塑料品雕花玻璃在玻璃表面涂上一層石

6、蠟在石蠟上雕刻出花紋，向挖空部分加少量氫氟酸洗掉酸并去掉石蠟均屬于均屬于酸性氧化物酸性氧化物CO2 CaOCaCO3CaOSiO2 CaSiO3高溫高溫CO2 2NaOH Na2CO3+H2OSiO2 2NaOH Na2SiO3+H2OCO2 H2OH2CO3不反應(yīng)不反應(yīng)SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O不反應(yīng)不反應(yīng)SiOSiO2 2二、二、硅酸硅酸（HH2 2SiOSiO3 3）常溫下是常溫下是固態(tài)酸1.1.物理性質(zhì)：物理性質(zhì)： 硅酸是不溶于水的白色膠狀物質(zhì)硅酸是不溶于水的白色膠狀物質(zhì)2.2.化學(xué)性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：弱酸性弱酸性 a. a.不能使指示劑變色不能使指示劑變色 b. b

7、.酸性比碳酸還弱酸性比碳酸還弱 c. c.只能與強(qiáng)堿反應(yīng)只能與強(qiáng)堿反應(yīng)不穩(wěn)定性不穩(wěn)定性HH2 2SiOSiO3 3 2 2 NaOH NaNaOH Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 20 0HH2 2SiOSiO3 3 SiO SiO2 2+H+H2 20 0 實(shí)驗(yàn)4-1滴加酚酞溶液后溶液呈紅色，繼續(xù)滴加鹽酸滴加酚酞溶液后溶液呈紅色，繼續(xù)滴加鹽酸后溶液變?yōu)闊o色，同時(shí)有后溶液變?yōu)闊o色，同時(shí)有白色膠狀沉淀白色膠狀沉淀生成生成NaNa2 2SiOSiO3 3溶液呈堿性，溶液呈堿性， H H2 2SiOSiO3 3的酸性的酸性 弱弱于鹽酸，在水中形成膠體于鹽酸，在水中形成膠體簡介簡介:硅膠是

8、有多個(gè)單分子硅酸在水中逐漸聚合硅膠是有多個(gè)單分子硅酸在水中逐漸聚合而成的硅酸凝膠，經(jīng)充分洗滌、干燥、脫水后而成的硅酸凝膠，經(jīng)充分洗滌、干燥、脫水后形成的形成的多孔狀固多孔狀固體，對水等物質(zhì)有極強(qiáng)的吸附體，對水等物質(zhì)有極強(qiáng)的吸附作用，是很好的干燥劑，吸附劑以及催化劑載作用，是很好的干燥劑，吸附劑以及催化劑載體。體。251 1硅酸鹽的組成及性質(zhì)硅酸鹽的組成及性質(zhì)2628硅酸鹽產(chǎn)硅酸鹽產(chǎn)品品原料原料主要設(shè)備主要設(shè)備水泥水泥黏土和石灰石、少量黏土和石灰石、少量石膏石膏水泥回轉(zhuǎn)水泥回轉(zhuǎn)窯窯玻璃玻璃純堿、石灰石和石英純堿、石灰石和石英玻璃窯玻璃窯陶瓷陶瓷黏土黏土4常見的硅酸鹽產(chǎn)品常見的硅酸鹽產(chǎn)品無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料293031325.特殊功能的含硅物質(zhì)特殊功能的含硅物質(zhì)(1)金剛砂金剛砂(SiC)：具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，硬：具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，硬 度很大，可用作砂紙、砂輪磨料。度很大，可用作砂紙、砂輪磨料。(2)硅鋼硅鋼(含含Si 4%)：具有很高的導(dǎo)磁性，主要：具有很高的導(dǎo)磁性，主要 用作變壓器鐵芯。用作變壓器鐵芯。(3)硅橡膠硅橡膠：既耐高溫又耐低溫，用于制造火：既耐高溫又耐低溫，用于制造火 箭、導(dǎo)彈的零件。箭、導(dǎo)彈的零件。(4)人工制造的人工制造的分子篩分子篩(具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁 硅酸鹽硅酸鹽)：主要用作吸附劑和催化劑。：主要用作吸附劑和催化劑。 331