《無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅》

第四章

非金屬及其化合物

沙子SiO2Si從沙灘到用戶

芯片第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅地球生物生存的根基——空氣、水、陽(yáng)、硅酸鹽說文解字硅硅廣泛存在于巖石、土壤、沙子中，是構(gòu)成地殼的重要元素秦磚漢瓦秦始皇陵兵馬俑瓷器是中國(guó)最偉大的創(chuàng)造之一美麗的玻璃雕花藝術(shù)水晶瑪瑙東方明珠現(xiàn)代建筑離不開玻璃的裝飾和采光硅元素為什么是主角呢？1、含量高，僅次于氧

2、用途廣泛“豪”閱讀書P74~P75，答復(fù)以下問題：1.碳、硅原子的結(jié)構(gòu)示意圖2.碳、硅元素在自然界的存在形式3.碳、硅是構(gòu)成什么的主要元素？碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的根本元素C、Si的原子結(jié)構(gòu)示意圖。+14+6CSi

碳、硅原子既不易失去又不易得到電子，主要形成四價(jià)的化合物。硅是親氧元素

硅：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)——二氧化硅、硅酸鹽。C、Si元素在自然界的存在形式碳：游離態(tài)〔金剛石、石墨〕化合態(tài)(CO2、碳酸鹽、有機(jī)化合物等)一、二氧化硅〔SiO2〕1、存在形式：硅石結(jié)晶形:無(wú)定形:水晶瑪瑙石英硅藻土天然SiO2的統(tǒng)稱沙子中含有小粒的石英晶體聯(lián)想-------沙子二氧化硅具有哪些物理性質(zhì)?

CO2

SiO2色、態(tài)熔點(diǎn)沸點(diǎn)硬度溶解性無(wú)色氣體無(wú)色透明晶體1610℃-56.6℃很低很高-78.5℃2230℃很低很高——大能溶〔1:1〕不溶2、物理性質(zhì)思考：為什么SiO2和CO2的物理性質(zhì)差異如此之大？結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)性質(zhì)決定反映3、結(jié)構(gòu)SiO2晶體是由Si原子和O原子按1:2的比例所組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。二氧化碳由CO2分子構(gòu)成SiOSiO2是“［SiO4］正四面體”堆積起來(lái)的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此硬度大，熔沸點(diǎn)高！

名稱二氧化碳二氧化硅固體組成晶體中有無(wú)單個(gè)分子由CO2分子構(gòu)成的晶體由Si、O原子構(gòu)成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體有無(wú)CO2：分子式SiO2：化學(xué)式，

表示晶體中N(Si)N(O)=123、結(jié)構(gòu)

CO2

SiO2與水反響與堿反響與堿性氧化物反響CO2+H2O=H2CO3不反響，也不溶CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO高溫CaSiO34、SiO2化學(xué)性質(zhì)〔與CO2比較〕酸性氧化物氧化物的類型酸性氧化物

應(yīng)用：實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎？原因：防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反響生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起〔SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O〕請(qǐng)大家將反響方程式改寫成離子反響方程式盛放堿性〔堿、Na2CO3、NaHCO3、Na2SiO4等〕溶液的試劑瓶都只能用橡膠塞，不能用玻璃塞用氫氟酸“刻”出的玻璃工藝品思考：為什么能用氫氟酸來(lái)刻蝕玻璃？為什么不能用玻璃瓶保存氫氟酸?那用什么瓶保存氫氟酸?原因：玻璃中含有SiO2會(huì)與HF反響生成SiF4用塑料瓶盛裝氫氟酸。SiO2+4HF==SiF4+2H2O特性！有個(gè)性！氫氟酸保存在細(xì)口、塑料瓶中在玻璃外表涂上一層石蠟在石蠟上雕刻出花紋，向挖空局部加少量氫氟酸洗掉酸并去掉石蠟二氧化碳CO2二氧化硅SiO2SiO2+2C==Si+2CO↑

不反響SiO2+4HF=SiF4↑+2H2OCO2+H2O=H2CO3不反響CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO高溫CaSiO3弱氧化性：與C反應(yīng)特性：與酸反應(yīng)酸性氧化物與CaO反應(yīng)與NaOH反應(yīng)與水反應(yīng)4、SiO2化學(xué)性質(zhì)〔與CO2比較〕

高溫SiO2+Na2CO3===Na2SiO3+CO2↑Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3與鹽反響(與Na2CO3)高溫C+CO2==2CO

高溫1、加熱熔融燒堿時(shí)應(yīng)使用以下哪種坩堝〔〕A.石英坩堝B.普通玻璃坩堝C.鐵坩堝D.氧化鋁坩堝C2、SiO2既能與NaOH反響，又能與HF反響，能將SiO2稱為兩性氧化物嗎？5、二氧化硅的用途二氧化硅石英玻璃水晶瑪瑙石英手表石英鐘高級(jí)工藝品眼鏡精密儀器軸承光導(dǎo)纖維瑪瑙現(xiàn)代通信用光纜光學(xué)纖維胃鏡用光導(dǎo)纖維做無(wú)開刀手術(shù)光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈思考：

CO2＋H2O＝H2CO3

SiO2＋H2O＝

H2SiO3。以上兩條方程式是否正確？SiO2不能與水直接化合成H2SiO3。那怎樣制備H2SiO3呢？

硅酸是一種怎樣的物質(zhì)呢？二、硅酸(H2SiO3)

實(shí)驗(yàn)4-1:向飽和Na2SiO3溶液中,滴入酚酞,再滴入6mol/L稀鹽酸,邊加邊振蕩現(xiàn)象結(jié)論方程式滴入酚酞溶液呈紅色，滴入鹽酸有白色硅酸凝膠產(chǎn)生，紅色褪去Na2SiO3呈堿性，硅酸難溶于水Na2SiO3+2HCl=H2SiO3

↓

+2NaCl用可溶性硅酸鹽和酸反響1.制備(1)是一種弱酸，酸性比碳酸還弱①Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3〔少量〕②Na2SiO3+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2NaHCO3〔過量〕SiO32-+CO2+H2O=H2SiO3↓+

CO32-硅酸鈉水溶液久置在空氣中會(huì)變質(zhì)！SiO32-+2CO2+2H2O==H2SiO3↓+2HCO3-2.性質(zhì)H2SiO3==SiO2+H2O△〔2〕不穩(wěn)定，受熱易分解〔3〕難溶于水、白色固體3.硅膠的用途〔P76〕：枯燥劑〔吸水〕，催化劑的載體。硅膠泳帽硅膠枯燥劑不溶于水、不透水耐腐蝕、穩(wěn)定無(wú)味無(wú)毒吸附水的能力強(qiáng)小結(jié)：硅酸〔H2SiO3)〔1〕硅酸制?。篘a2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓白色膠狀強(qiáng)酸制弱酸〔2〕硅酸的性質(zhì)：①白色膠狀，難溶②弱酸性〔酸性H2SiO3<H2CO3〕Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3原理③三、硅酸鹽1、組成：硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱2、性質(zhì)：大多數(shù)難溶于水，最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，K2SiO3Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓水玻璃：

Na2SiO3

的水溶液，無(wú)色粘稠液體，有粘性

3、Na2SiO3(最簡(jiǎn)單的硅酸鹽)的性質(zhì)和用途白色固體，可溶于水(1)能與酸性大于H2SiO3的酸反響放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論當(dāng)水分蒸發(fā)后就燃燒起來(lái)水分蒸干后并不燃燒用Na2SiO3水溶液浸泡過的物質(zhì)可防火(2)熱穩(wěn)定性好，不支持燃燒，用于制備硅膠和木材的防火劑4、表示方法：〔1〕化學(xué)式法：適用于簡(jiǎn)單的硅酸鹽如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。〔2〕氧化物法：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水注：①化合價(jià)不變②各物質(zhì)前的系數(shù)無(wú)分?jǐn)?shù)③原子守恒或符合各原子個(gè)數(shù)之比硅酸鈉：Na2SiO3硅酸鈣：CaSiO3高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4

正長(zhǎng)石：KAl(SiO3)2鎂橄欖石：Mg2SiO4Na2O·SiO2CaO·SiO2Al2O3·2SiO2·2H2OK2O·Al2O3·4SiO2MgO·SiO25、硅酸鹽工業(yè)產(chǎn)品傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥閱讀教材P78了解陶瓷、玻璃、水泥的原料和成分等玻璃水泥陶瓷原料反應(yīng)原理高溫高溫純堿、石灰石、石英黏土、石灰石、適量石膏黏土高溫?zé)Y(jié)時(shí)發(fā)生復(fù)雜物理、化學(xué)變化。CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑高溫下發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。主要成分SiO2CaSiO3Na2SiO3硅酸二鈣:2CaO·SiO2硅酸三鈣:3CaO·SiO2鋁酸三鈣:3CaO·Al2O3硅酸鹽玻璃水泥陶瓷性質(zhì)

用途無(wú)固定的熔點(diǎn)水硬性化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定用作建筑材料、制砂漿、混凝土、鋼筋混凝土制有色玻璃、鋼化玻璃、光學(xué)玻璃、玻璃纖維等。制作絕緣餐具、磚瓦、瓷坩堝、蒸發(fā)皿。2、物理性質(zhì)：有金屬光澤灰黑色固體熔點(diǎn)高硬度大晶體形無(wú)定形1、分類：硅元素在自然界中沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)?。∷?、硅單質(zhì)

立體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)處于金屬與非金屬的過渡位置。晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料硅在元素周期表中位置3.硅的用途太陽(yáng)能電池、人造衛(wèi)星、登月車、火星探測(cè)器等動(dòng)力設(shè)備新能源。硅太陽(yáng)能電池硅芯片是各種計(jì)算機(jī)、微電子產(chǎn)品的核心計(jì)算機(jī)芯片以及半導(dǎo)體材料(集成電路、晶體管等)4.化學(xué)性質(zhì)〔1〕常溫下不活潑Si＋2F2＝SiF4Si+4HF＝SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑除F2、HF、強(qiáng)堿外均不反響特殊性質(zhì)——NaOH溶液Si＋2OH-＋H2O＝SiO32-＋2H2↑性質(zhì)類似鋁??！〔2〕高溫或加熱的條件下：Si+O2

＝SiO2Si+C＝SiC(金剛砂〕Si+2Cl2＝SiCl4SiO2+2C===Si+2CO高溫