非金屬及其化合物.第四章非金屬及其化合物第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)歸納與整理無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅富集在海水中的元素——氯氨硝酸硫酸硫和氮的氧化物..國(guó)產(chǎn)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)亮相

10月29日，隨著第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)——“天河一號(hào)”在湖南長(zhǎng)沙亮相，作為算盤這一古老計(jì)算器發(fā)明者，中國(guó)擁有了歷史上計(jì)算速度最快的工具.“天河一號(hào)”計(jì)算機(jī)位居同日公布的中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)100強(qiáng)之首，也使中國(guó)成為繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)能夠研制千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)家。這個(gè)速度意味著，“天河一號(hào)”計(jì)算一天，一臺(tái)配置Ｉｎｔｅｌ雙核ＣＰＵ、主頻為２．５ＧＨｚ的微機(jī)需要計(jì)算１６０年?！疤旌右惶?hào)”由１０３臺(tái)機(jī)柜組成，每個(gè)機(jī)柜占地１．４４平方米、高兩米、重１．５噸，系統(tǒng)總重量相當(dāng)于１９個(gè)神舟飛船。把通風(fēng)等條件考慮在內(nèi)，放置“天河一號(hào)”需要一個(gè)近千平方米的房間。全系統(tǒng)運(yùn)行情況下，每小時(shí)耗電１２８０度。能耗比即每瓦電創(chuàng)造的計(jì)算效能為４．３億次運(yùn)算，與目前峰值性能排名世界第一的美國(guó)“走鵑”超級(jí)計(jì)算機(jī)相當(dāng)。天氣預(yù)報(bào)的結(jié)果，也是由超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算而來(lái)。目前世界最高水平可預(yù)報(bào)8天，我國(guó)為5至6天。但對(duì)于中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)特別是氣候預(yù)報(bào)來(lái)說(shuō)，目前世界上的超級(jí)計(jì)算機(jī)仍然是無(wú)法滿足需求的，因?yàn)樘鞖忸A(yù)報(bào)的計(jì)算需要10的18次方也就是每秒百萬(wàn)萬(wàn)億次的速度。世界上一個(gè)公認(rèn)的說(shuō)法是，天氣預(yù)報(bào)時(shí)效每增加一天，氣象和計(jì)算機(jī)界需要努力10年。

.第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅.Si最外層電子數(shù)是4，碳也是。思考2：碳、硅原子主要顯幾價(jià)？正四價(jià)（+4價(jià)）思考3：碳、硅在自然界分別以什么形式存在？①碳、硅都是親氧元素。硅的親氧性強(qiáng)于碳的親氧性。②因此硅元素在自然界都是與氧的化合物的形態(tài)存在。思考1：硅原子最外層電子數(shù)是多少？我們很熟悉的哪種元素最外層電子數(shù)與它相同？.1.二氧化硅(SiO2)硅石(天然)結(jié)晶形無(wú)定形約占地殼質(zhì)量的12%純凈的SiO2晶體叫做水晶。石英具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹慕鞋旇?二氧化硅的結(jié)構(gòu)因?yàn)樵诙趸杈w中，每一個(gè)硅Si周圍結(jié)合4個(gè)O；同時(shí)每個(gè)O與2個(gè)Si結(jié)合。因此它是Si與O按1：2的原子個(gè)數(shù)比組成的具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體。[SiO2]四面體不僅存在于SiO2晶體中,而且存在于所有硅酸鹽礦石中，是構(gòu)成多姿多彩的硅酸鹽世界的基本骨架決定了SiO2具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì).水晶是一種無(wú)色透明的大型石英結(jié)晶體礦物。它的主要化學(xué)成份是二氧化硅，跟普通砂子是“同出娘胎”的一種物質(zhì)。當(dāng)二氧化硅結(jié)晶完美時(shí)就是水晶；二氧化硅膠化脫水后就是瑪瑙此為水晶原生礦，二氧化硅含水的膠體凝固后就成為蛋白石；二氧化硅晶粒小于幾微米時(shí)，就組成玉髓、燧石、次生石英巖。

.石英具有彩色環(huán)狀或?qū)訝畹姆Q為瑪瑙。.分析異同,理解特性根據(jù)二氧化硅的存在和應(yīng)用,請(qǐng)分析:二氧化硅具有那些物理性質(zhì)?化學(xué)穩(wěn)定性如何?你的根據(jù)是什么?二氧化硅的這些性質(zhì)是由什么決定的?嘗試與二氧化碳做比較..二氧化碳的晶體結(jié)構(gòu)二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu).思考與交流P76物理性質(zhì):___________________________________化學(xué)穩(wěn)定性:____________________________硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水很穩(wěn)定.二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)可以與堿和堿性氧化物反應(yīng)SiO2

＋2OH－＝SiO32－＋H2OSiO2

＋CaOCaSiO3高溫SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O與氫氟酸反應(yīng)（腐蝕玻璃）﹡.因?yàn)椴ＡУ闹饕煞侄趸枧cNaOH溶液反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的硅酸鈉使瓶塞部分粘結(jié)而無(wú)法打開。SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O圖4-6實(shí)驗(yàn)室盛放NaOH溶液的試劑瓶1、實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸(HF)?氫氟酸能腐蝕玻璃因此盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。SiO2

＋4HF=SiF4↑＋2H2O

動(dòng)動(dòng)腦筋2、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？.3、某同學(xué)根據(jù)SiO2既可與堿反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng),推斷SiO2為兩性氧化物,是否正確?不正確。因?yàn)槎趸柚桓鷼浞岱磻?yīng)，不跟其它酸反應(yīng)，且與氫氟酸反應(yīng)也不是表現(xiàn)二氧化硅的堿性。故其屬于酸性氧化物。.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℃不溶大二氧化硅和硅酸的物理性質(zhì).二氧化硅和二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)化合物化學(xué)性質(zhì)二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)相同點(diǎn)酸性氧化物與強(qiáng)堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與水反應(yīng)

弱氧化性特殊性SiO2+CaO=CaSiO3

高溫CO2+H2OH2CO3

CO2+C=2CO高溫

SiO2+2C=Si+2CO↑高溫SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3與氫氟酸不反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O不反應(yīng).

SiO2的制品

性質(zhì)光導(dǎo)纖維熔點(diǎn)高石英坩堝光的折射效果好瑪瑙制精密軸承酸性氧化物水晶杯二氧化硅的特性氫氧化鈉試劑瓶不能用磨口玻璃塞難溶于水玻璃雕花硬度大

.［思考］：CO2溶于水即生成H2CO3，SiO2不能與水反應(yīng)得到Ｈ2SiO3

，那么怎樣才能制得Ｈ2SiO3

？（提示：強(qiáng)酸制取弱酸)

2、硅酸（１）Ｈ2SiO3

的制取實(shí)驗(yàn)原理：Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaClfile:///F:/%E6%96%B0%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E9%AB%98%E4%B8%AD%E5%8C%96%E5%AD%A6%E6%BC%94%E7%A4%BA%E5%AE%9E%E9%AA%8C新課程高中化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)步驟：在試管中加入3－5mL飽和Na2SiO3溶液，滴入1－2滴酚酞試劑，再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，直至溶液紅色變淺并接近消失時(shí)停止。現(xiàn)象：紅色褪去，并有軟而透明的膠凍狀的凝膠生成結(jié)論：Na2SiO3溶液呈堿性，H2SiO3是一種膠體，濃度增大聚集成凝膠。.（２）性質(zhì)弱酸性（酸性比碳酸弱），溶解度很小思考：如何通過實(shí)驗(yàn)證明硅酸酸性比碳酸弱？（用化學(xué)方程式表示）熱穩(wěn)定性（易分解)：H2SiO3＝SiO2+H2O△Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3.［拓展］如何利用SiO2制取硅酸？寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。［解答］以二氧化硅為原料制取硅酸:①SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O②Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓

SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3↓

或Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl（３）用途

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，或催化劑的載體.再見..硅酸鹽的豐富性和多樣性人面魚紋盆..陶瓷日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具.分子篩具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽.二、硅酸鹽1、定義：由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。2、性質(zhì)：大多不溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定?；顫娊饘傺趸?不活潑金屬氧化物+二氧化硅+水3、表示方法：（P77資料卡片）4、硅酸鈉Na2SiO3探究步驟觀察現(xiàn)象探究結(jié)論實(shí)驗(yàn)4-2：取兩個(gè)小木條，分別放入蒸餾水和Na2SiO3溶液中浸透，取出在酒精燈外焰加熱，觀察現(xiàn)象。放入水中的木條水分蒸發(fā)后燃燒，放入Na2SiO3中的不燃燒Na2SiO3不易燃燒，可作防火劑.②化學(xué)性質(zhì)：a與酸反應(yīng)：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓b與鹽反應(yīng)：Na2SiO3+CaCl2=2NaCl+CaSiO3↓思考與討論:Na2SiO3溶液在空氣中久置會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？原因？③用途：肥皂填料、木材防火劑及黏膠劑等①物理性質(zhì)：白色固體，可溶于水，水溶液俗稱水玻璃，無(wú)色粘稠，可制備硅膠和木材防火劑。.無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料陶瓷玻璃水泥（新型陶瓷）（硅酸鹽產(chǎn)品）高溫結(jié)構(gòu)陶瓷壓電陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷.④特殊含硅化合物——碳化硅SiC，俗名金剛砂，具有與金剛石類似的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬度大，熔點(diǎn)高。①玻璃主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2

（Na2O?CaO?6SiO2）

Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑主要原料：純堿、石灰石和石英主要設(shè)備：玻璃窯②水泥主要原料：粘土和石灰石、石膏適量（調(diào)節(jié)水泥硬化速度）主要成分：硅酸三鈣：3CaO·SiO2

硅酸二鈣：2CaO·SiO2

鋁酸三鈣：3CaO·Al2O3主要設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯③陶瓷主要原料：粘土.生物陶瓷——人造骨.三、硅單質(zhì).工業(yè)上，用焦炭在高溫下還原石英砂可制得粗硅，又能跟氯氣反應(yīng)經(jīng)提純得到SiCl4后再用氫氣還原制得純硅：硅的工業(yè)制備硅單質(zhì)SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑

①Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4

②SiCl4＋2H2＝Si(純)＋4HCl③.1、存在和狀態(tài)：(1)只有化合態(tài)，無(wú)游離態(tài)；(2)晶體硅和無(wú)定型硅。2、物理性質(zhì)：灰黑色，有金屬光澤、硬而脆的固體，熔沸點(diǎn)較高。3、化學(xué)性質(zhì)：不活潑(1)常溫下：②

Si+4HF=SiF4+2H2↑③Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑注：與酸（除HF）堿不反應(yīng)，其它氧化劑，