第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅

第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角

—硅第四章非金屬及其化合物1、畫出碳和硅的原子結(jié)構(gòu)示意圖分析：既不易失電子，又不易得電子，主要形成四價(jià)的化合物。硅元素（Si）硅在自然界的存在形態(tài)：——沒(méi)有游離態(tài)，只有化合態(tài)，以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在于巖石和礦物中。

2、硅元素在自然界中的存在1、存在硅石（12%）結(jié)晶形：石英無(wú)定形（沙子）水晶瑪瑙……一、二氧化硅2、物理性質(zhì)難溶于水的固體，硬度大，溶、沸點(diǎn)高。石英晶體是結(jié)晶的二氧化硅，石英中無(wú)色透明的晶體就是通常所說(shuō)的水晶石英具有彩色環(huán)狀或?qū)訝畹姆Q為瑪瑙。沙子中含有小粒的石英晶體。沙子的主要成分就是SiO2SiO2與CO2的比較物質(zhì)SiO2CO2狀態(tài)（常溫）氣體熔點(diǎn)-56.6℃

沸點(diǎn)-78.5℃

溶解性1：1硬度固體1610℃2230℃不溶大SiO3、結(jié)構(gòu)四面體結(jié)構(gòu)，每個(gè)Si接4個(gè)O，每個(gè)O接2個(gè)Si，是由Si和O按1：2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的原子晶體。金剛石石英研缽光導(dǎo)纖維4、二氧化硅的用途坩堝工藝品和飾物5、化學(xué)性質(zhì)—性質(zhì)穩(wěn)定,不活潑SiO2+CaO===CaSiO3

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O高溫（1）酸性氧化物A、與強(qiáng)堿生成硅酸鹽和水B、與堿性氧化物生成鹽4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O（2）SiO2的特性A、與氫氟酸（HF）反應(yīng)*用途：雕刻玻璃B、弱氧化性（一般Si的還原性比C強(qiáng)）SiO2+2C==Si+2CO↑

高溫高溫SiO2+2Mg==Si+2MgONa2CO3

+SiO2==Na2SiO3

+CO2

↑

（3）與Na2CO3反應(yīng)（制玻璃時(shí)）

高溫6、二氧化硅的危害長(zhǎng)期吸入含SiO2的粉塵會(huì)患硅肺病(矽肺)。思考：1、為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中含SiO2）？2、實(shí)驗(yàn)室能否用玻璃瓶保存氫氟酸？－－用塑料瓶保存氫氟酸【實(shí)驗(yàn)4-1】向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸現(xiàn)象結(jié)論方程式滴入酚酞溶液呈紅色，Na2SiO3呈堿性Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl滴入鹽酸生成膠狀沉淀。硅酸難溶于水二.硅酸(H2SiO3)1、硅酸的制備（1）SiO2不溶于水，不能和水化合生成酸。實(shí)驗(yàn)室通過(guò)可溶性硅酸鹽與其他酸制得。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaClNa2SiO3+H2SO4=H2SiO3↓+Na2SO4(強(qiáng)酸制弱酸)(1)弱酸性：酸性比碳酸還要弱，不能使石蕊變紅。只能與強(qiáng)堿反應(yīng)。Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓

(2)不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定）受熱易分解：

(3)硅酸在水中的溶解度很小。H2SiO3==SiO2+H2O△2、硅酸的性質(zhì)H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O(硅酸鈉水溶液敞口放置會(huì)產(chǎn)生白色渾濁，需密封保存)

生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。常常用做干燥劑。也可用做催化劑的載體。3、硅酸的用途１、硅酸鈉：俗稱泡花堿，可溶于水，水溶液俗稱“水玻璃”，呈堿性。具有粘性和阻燃性。是制備硅膠和木材防火劑等的原料。還可以作為礦物膠，可用作肥皂填料、及膠粘劑等。在空氣中易變質(zhì)。

三、硅酸鹽——由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定、耐高溫?！緦?shí)驗(yàn)4-2】放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒用水玻璃浸泡過(guò)的木材或織物可防火（制備木材防火劑的原料）硅酸鹽的豐富性和多樣性（閱讀課本）科學(xué)視野2、

硅酸鹽組成的表示（課本P77）

活潑金屬氧化物·不活潑金屬氧化物·二氧化硅·水鉀云母：K2H4Al6Si6O24K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O（1）玻璃原料：純堿、石灰石、石英設(shè)備：玻璃窯條件：高溫熔融主要反應(yīng)：主要成份：硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅高溫SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2高溫3、硅酸鹽產(chǎn)品玻璃玻璃有色玻璃鋼化玻璃加入了不同的金屬氧化物普通玻璃加熱接近熔化再急速冷卻（2）水泥原料：黏土、石灰石、石膏設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯條件：高溫煅燒主要成份：硅酸三鈣：3CaO·SiO2硅酸二鈣：2CaO·SiO2鋁酸三鈣：CaO·Al2O3水泥（3）陶瓷原料：黏土設(shè)備：陶瓷窯條件：高溫?zé)Y(jié)陶器瓷器（4）具有特殊功能的含硅物質(zhì)：①、碳化硅（SiC俗稱金剛砂），具有金剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。②、硅鋼（鐵合金）導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯。③硅橡膠（具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽。）

④分子篩(最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠)新型無(wú)機(jī)非金屬材料之一：高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷新型陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等

四、硅（Si）單質(zhì)硅有晶體硅和無(wú)定形硅兩種１、物理性質(zhì)：灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體，熔、沸點(diǎn)高。晶體硅是良好的半導(dǎo)體。２、化學(xué)性質(zhì)：（1）常溫下不活潑，只與氫氟酸、氟氣、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。Si+F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑

Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+H2↑

（2）加熱下能與一些非金屬反應(yīng)Si+Cl2==SiCl4Si+O2==SiO2Si+C==SiC高溫高溫高溫（1）SiO2+2C==Si+2CO↑（粗硅）若C過(guò)量：

SiO2+3C==SiC+2CO↑（2）

Si+2Cl2==SiCl4（3）SiCl4+2H2==Si+4HCl

（高純硅）3、硅的制備高溫高溫高溫高溫4、硅的用途制造硅芯片、集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體材料，制成太陽(yáng)能電池（光電池），制造合金。集成電路晶體管SiF4SiO2Na2SiO3H2SiO3CaSiO3Si1.地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物不具有的性質(zhì)（）A.熔點(diǎn)很高B.與水反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的酸C.可與燒堿反應(yīng)生成鹽D.堅(jiān)硬2.賞心悅目的花瓶圖案是用下列物質(zhì)的一種對(duì)玻璃進(jìn)行刻蝕而形成的,這種物質(zhì)是（）A.鹽酸B.氫氟酸C.燒堿D.純堿BB3、下列試劑不能貯存在磨砂玻璃塞的試劑瓶里的是（）A.HNO3溶液B.KOH溶液C.鹽酸D.NaCl溶液4.下列物質(zhì)的變化，不能通過(guò)一步化學(xué)反應(yīng)完成的是（）A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3

C.Na2O→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3DB6．要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是()A.純堿溶液B.鹽酸C.硫酸D.苛性鈉溶液B5.將過(guò)量的CO2分別通入：①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是()A．①②③④B．②④C．①②③D．②③B7．下列反應(yīng)能說(shuō)明二氧化硅是酸性氧化物的是()A．SiO2+2C===Si+2CO↑B．SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2OC．SiO2+4HF===SiF4↑+2H2OD．SiO2+CaCO3===CaSiO3+CO2↑8．下列物質(zhì)中，不能用玻璃瓶來(lái)盛裝的是()A.燒堿溶液B.濃硫酸C.氫氟酸