1、第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅,人教版必修一,硅元素(silicon)在地殼中的含量,氧48.6%,硅26.3%,鋁7.73%,鐵4.75%,鈣3.45%,鈉2.74%,鉀2.47%,鎂2.00%,氫0.16%,其他1.20%,硅26.3%,硅的存在與分布,存在：硅是親氧元素，沒(méi)有游離態(tài)，只有化合態(tài)（以氧化物和硅酸鹽的形式存在） 分布：自然界中分布廣泛，是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。,圖 4-1 硅的廣泛存在,硅和碳一樣,其原子既不易失去電子，也不易得到電 子，所以硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,主要形成四價(jià)化合物,C,Si,碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素,硅是構(gòu)成巖石和許多礦物的主要元素,從原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)硅,硅有

2、晶體硅和無(wú)定形硅兩種同素異形體,物性：,化性：,1、灰黑色，有金屬光澤，硬而 脆的固體 2、熔點(diǎn)高、硬度大,硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑， 常溫下，與氫氟酸、氟氣、強(qiáng)堿反應(yīng)。 加熱情況下，也能跟一些非金屬(Cl2 O2)反應(yīng)。,一、硅單質(zhì),1、與氟氣反應(yīng)：,2、與氫氟酸反應(yīng)：,3、與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：,4、與氯氣反應(yīng)：,5、與氧氣反應(yīng),Si+2F2=SiF4,Si+4HF=SiF4+2H2 ,高溫,5.用途,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）,結(jié)晶形（石英晶體） 無(wú)定形硅藻土,水晶 瑪瑙,二、 二氧化硅（ SiO2 ）,

3、1、存在:,硅石,無(wú)色透明,彩色環(huán)帶或?qū)訝?水晶,瑪瑙,SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。結(jié)晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。,2、結(jié)構(gòu),每1個(gè)Si原子周?chē)Y(jié)合4個(gè)O原子，Si在中心,O在四個(gè)頂角。 同時(shí)每1個(gè)O原子周?chē)Y(jié)合2個(gè)Si原子相結(jié)合。,二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)比為2：1，用SiO2來(lái)表示 二氧化硅的組成,表示O與Si的原子個(gè)數(shù)比,不是分子式是化學(xué)式。,SiO4四面體結(jié)構(gòu),立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了SiO2具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì),物理性質(zhì):_,化學(xué)穩(wěn)定性:_,通常條件下，很穩(wěn)定,硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水,思考與交流,3、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)（通常很不活潑）,1、具有酸性氧化物的

4、通性,（1）與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水,（2）與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽,（有粘性，其溶液俗稱(chēng)水玻璃）,實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶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。,原因,此反應(yīng)常用于雕刻玻璃,思考:實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？,HF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。,與水反應(yīng),與堿性氧化物反應(yīng),與堿反應(yīng),CO2 + H2O = H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,不能反應(yīng),SiO2+2NaOH=N

5、a2SiO3+H2O,能與氫氟酸反應(yīng),SiO2 CaO =CaSiO3,高溫,二氧化硅和二氧化碳的性質(zhì)比較,4、SiO2的用途,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(kāi)刀手術(shù),光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈,光導(dǎo)纖維,三、硅酸(H2SiO3 ),硅酸是一種白色粉末狀的固體，它不溶于水；是一種弱酸，酸性比碳酸還弱，不能使指示劑變色。,思考,二氧化硅難溶于水，又不與水反應(yīng)，那么，如何制得硅酸呢？,實(shí)驗(yàn)4-1：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸,滴入酚酞溶液呈紅色, Na2SiO3溶液呈堿性,Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 （膠體）+2NaCl,實(shí)驗(yàn)探究,滴入鹽酸有凝膠產(chǎn)生,硅酸

6、難溶于水,生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠（能流動(dòng)），當(dāng)硅酸的濃度較大時(shí)，就會(huì)形成硅酸凝膠（不能流動(dòng)），硅酸凝膠經(jīng)過(guò)干燥脫水就形成硅膠。 硅膠的用途： 干燥劑（吸水）， 吸附劑（多孔）， 催化劑的載體。,用H2CO3可制得H2SiO3 ，可證明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。,SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,向Na2SiO3溶液中通如CO2也可生成H2SiO3,弱酸性。只能與強(qiáng)堿發(fā)生中和反應(yīng),不穩(wěn)定(比H2CO3穩(wěn)定)，受熱易分解,H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO

7、3 + 2H2O,H2SiO3 的化學(xué)性質(zhì),四、硅酸鹽,結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。,硅酸鈉（Na2SiO3), 其水溶液俗稱(chēng)水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。,是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱(chēng)。,實(shí)驗(yàn)4-2,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,2、硅酸鹽組成表示,活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物SiO2H2O,Na2O SiO2,2MgO SiO2,CaO Al2O3 3SiO23H2O,K(Al3Si3O10)(OH)2,傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料,硅酸鹽產(chǎn)品,陶瓷,水泥,玻璃,生產(chǎn)原料：黏土（Al2O32SiO22H2O ） 生產(chǎn)設(shè)備：陶瓷窯 生產(chǎn)過(guò)程：混合-成型-干燥-燒結(jié)-冷卻 主要性質(zhì)：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、 絕緣、易成型,陶 瓷,生產(chǎn)原料：純堿、石灰石、石英 （Na2CO3、CaCO3、SiO2） 生產(chǎn)設(shè)備：玻璃窯 反應(yīng)原理： 主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2,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,玻璃,生產(chǎn)原料：石灰石、黏土 （CaCO3、 Al2O32SiO22H2O ） 生產(chǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯 主要成分：3CaO