我和硅元素的親密接觸龔珊

無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅龔珊H2SiO3SiSiO2SiO2玻璃陶瓷SiO2SiNa2SiO3CaSiO3SiO2水泥碳硅元素在自然界“主角”地位對(duì)比巖石沙子土壤Si在自然界沒(méi)有游離態(tài)，只有化合態(tài)，全部以熔點(diǎn)很高的氧化物SiO2及硅酸鹽形式存在。因?yàn)楣枋且环N親氧元素C在自然界既有游離態(tài)，又有化合態(tài)。游離態(tài)有金剛石等；而化合態(tài)是在地殼中主要形成石灰?guī)r和碳酸鹽等礦物，CO2通常以分子形式存在于大氣中，通過(guò)光合作用碳元素進(jìn)入有機(jī)世界。碳硅元素在自然界“主角”地位對(duì)比第ⅣA族的二兄弟碳和硅—豪門(mén)二杰碳元素硅元素形成了無(wú)數(shù)種構(gòu)成人類和其它地球生物等的有機(jī)物，“統(tǒng)治了有機(jī)界”。煤、石油等有機(jī)化產(chǎn)品和材料是現(xiàn)代化的基石構(gòu)成了地殼大部分巖石、沙子和土壤，“統(tǒng)治了地殼”硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素,“統(tǒng)治無(wú)機(jī)礦物界”硅酸鹽工業(yè)的陶瓷、玻璃、水泥等使人類生活日新月異原子結(jié)構(gòu)示意圖SiC常溫下不活潑常溫下很穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)用途一、硅單質(zhì)（Si）2、物理性質(zhì)有金屬光澤的灰黑色固體，熔點(diǎn)高，硬度大，脆。1、存在形式{晶體硅無(wú)定形硅導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間（半導(dǎo)體）晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料硅太陽(yáng)能電池電腦的中央處理器（CPU）3、化學(xué)性質(zhì)常溫下不活潑，常溫下可以和F2、HF及強(qiáng)堿反應(yīng)，加熱條件下可與O2或Cl2反應(yīng)Si4HF===SiF4↑2H2↑

Si2NaOHH2O==Na2SiO32H2↑

Si2F2===SiF4↑

SiO2===SiO2Si2Cl2===SiCl44、制法SiO22C===Si2CO↑高溫工業(yè)上用此反應(yīng)制備粗硅，這就是“從沙灘到用戶”！硅石結(jié)晶形（石英）無(wú)定形硅藻土無(wú)色透明彩色環(huán)帶或?qū)訝钏К旇Ф⒍趸瑁⊿iO2）（1二氧化硅的存在沙子中含小粒的石英晶體四面體中Si在中心，O在4個(gè)頂角，許多這樣的四面體又通過(guò)頂角的O相連，每個(gè)Si與4個(gè)O相連，每個(gè)O與2個(gè)Si相連，即Si和O按1：2組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。（2）正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)硅氧比例：1：2沒(méi)有SiO2分子存在只存在硅氧原子微觀結(jié)構(gòu)用途堅(jiān)硬、熔點(diǎn)高、受壓不易變形結(jié)構(gòu)松散、易被壓縮物理性質(zhì)碳硅氧化物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途對(duì)比化學(xué)穩(wěn)定性：穩(wěn)定性好，很不活潑。除氫氟酸外一般不與其它酸反應(yīng)，可與強(qiáng)堿反應(yīng)，屬酸性氧化物（3）化學(xué)性質(zhì)Ⅰ、特性SiO24HF=SiF4↑2H2O盛放氫氟酸的試劑瓶應(yīng)該用什么材質(zhì)？氫氟酸試劑瓶上可能會(huì)有什么危險(xiǎn)品標(biāo)志？想一想注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用HF來(lái)刻蝕玻璃。SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2OⅡ、酸性氧化物（Ⅰ）與堿反應(yīng)（Ⅱ）與堿性氧化物反應(yīng)SiO2＋CaO＝CaSiO3高溫（Ⅲ）與鹽反應(yīng)SiO2＋CaCO3

＝CaSiO3+CO2高溫SiO2＋Na2CO3＝Na2SiO3CO2高溫實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘結(jié)而無(wú)法打開(kāi)。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。想一想知識(shí)拓展：粗硅的提純SiO2粗硅SiCl4SiCCl2精餾H2高溫高溫高溫SiO22C==2CO↑Si含雜質(zhì)的粗硅Si2Cl2==SiCl4液態(tài)生成的液態(tài)SiCl4經(jīng)精餾、除硼、砷等，再用H2還原SiCl42H2==4HClSi純度高的多晶硅高溫高溫高溫CO2SiO2物質(zhì)分類與堿性氧化物反應(yīng)與堿反應(yīng)與水反應(yīng)與鹽反應(yīng)特殊反應(yīng)－－－－－CO2＋Na2O＝Na2CO3CaO＋SiO2==CaSiO3高溫CO2＋2OH-＝CO32-H2OCO2＋OH-＝HCO3-SiO2＋2OH-＝SiO32-H2OCO2＋H2OH2CO3不反應(yīng)Na2CO3SiO2===Na2SiO3CO2↑

CaCO3SiO2===CaSiO3CO2↑高溫高溫SiO24HF=SiF4↑2H2O2CSiO2==Si2CO↑高溫回顧：碳與硅的氧化物性質(zhì)對(duì)比Na2CO3H2OCO2=NaHCO3酸性氧化物三、用途廣泛的硅酸（H2SiO3）硅酸是一種白色粉末狀的固體，它不溶于水；是一種很弱的酸，不能使指示劑變色。硅酸H2SiO3H2SiO32NaOH==Na2SiO32H2O②不穩(wěn)定（比H2CO3穩(wěn)定），受熱易分解?H2SiO3==H2O+SiO2①弱酸性。只能與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng)硅酸鹽H2SiO3如何制備呢？O2O2NaOHNaOH原理：可溶性硅酸鹽和酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究：硅酸的制備實(shí)驗(yàn)探究探究硅酸的制備試劑實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析與結(jié)論交流與反思碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)，硅酸是一種膠體。硅酸鈉溶液遇酚酞變紅，滴入鹽酸或通入二氧化碳后，紅色逐漸變淺，生成膠狀白色固體。硅酸鈉溶液、酚酞、鹽酸、大理石Na2SiO32HCl=H2SiO3膠體2NaClNa2SiO3CO2H2O=H2SiO3膠體Na2CO3酸的強(qiáng)弱比較鹽酸>醋酸>碳酸>硅酸四、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的硅酸鹽硅酸鈉Na2SiO3Na2O·SiO2=高嶺石Al2Si2O5OH4=Al2O3·2SiO2·2H2O石棉CaMg3Si4O12=CaO·3MgO·4SiO2見(jiàn)書(shū)P77資料卡片高嶺石：Al2Si2O5OH4鈣長(zhǎng)石：CaAl2SiO6Al2O3·2SiO2·2H2OCaO·Al2O3·SiO2正長(zhǎng)石：AlSi3O８2O·Al2O3·6SiO2*氧化物的順序:活潑金屬氧化物·較不活潑金屬氧物·二氧化硅·水·硅酸鈉（Na2SiO3硅酸鈉：最簡(jiǎn)單的硅酸鹽，可溶于水，又名“泡花堿”，水溶液俗稱“水玻璃”，常用制硅膠、作黏合劑、防腐劑和耐火材料等。放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論水蒸發(fā)后，濾紙著火燃燒水蒸發(fā)后，濾紙不易著火燃燒用水玻璃浸泡過(guò)的木材或織物可防火無(wú)機(jī)非金屬材料與硅酸鹽工業(yè)玻璃水泥陶瓷玻璃主要原料：純堿石灰石石英glass水泥主要原料：黏土石灰石Al2O3·2SiO2·2H2Ocement1、混合2、成型以黏土為原料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。Al2O3·2SiO2·2H2O陶瓷ceramics3、經(jīng)干燥后高溫灼燒4、上釉彩5、高溫釉燒完成總結(jié)：傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽工業(yè)主要原料主要成分種類水泥工業(yè)玻璃工業(yè)陶瓷工業(yè)黏土石灰石石膏3CaO·