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1、无机非金属材料的主角-硅,第四章 非金属及其化合物,硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。,氧48.6%,硅26.3%,铝7.73%,铁4.75%,一、硅的存在：地壳中含量位于第二。仅次于氧。均以化合态形式存在,没有游离态。（主要以二氧化硅和硅酸盐是形式存在）,二、物理性质硅的同素异形体：,晶体硅：灰黑色固体，金属光泽，结构类似金刚石，熔点高，硬度大，具有脆性。良好的半导体材料。,晶体硅无定形硅,从原子结构认识硅,硅和碳一样,其原子既不易失去电子，也不易得到电子，所以硅的化学性质不活泼,主要形成+4化合物例如:SiO2和H2SiO3及SiO32-。,
2、C,Si,三、化学性质,最外层四个电子，不易得、也不易失电子，主要形成+4 价化合物。,（1）在常温下化学性质不活泼，只与 F2、HF溶液和NaOH溶液反应。,Si+4HF=SiF4+2H2,Si+2F2=SiF4,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,（2）在加热或高温下可以与Cl2、O2、C等反应。,Si+C=SiC,高温,SiC:俗称金刚砂，具有金刚石的结构和硬度，可做砂纸砂轮的磨料。,四、用途良好的半导体材料，硅太阳能电池，光电池，晶体管，光电池，硅芯片，集成电路等。硅钢：具有导磁性，做变压器的铁芯。,下列关于硅的说法中
3、，不正确的是()A硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应,C,水晶,玛瑙,一、SiO2的存在,二氧化硅,天然的二氧化硅也叫硅石，分为晶体形和无定形。石英、水晶、玛瑙、光导纤维、沙子主要成分都是二氧化硅。,Si,O,二、SiO2的结构。,化学式：SiO2无分子式,SiO2晶体是正四面体空间网状结构，每个Si周围结合4个O，同时每个O周围结合2个Si。Si、O的个数比为1：2。,化学式：SiO2无分子式,天然为无色透明的晶体，熔点高，硬度大，不
4、溶于水。,三、SiO2的物理性质,四、SiO2的化学性质（很不活泼，与水和强酸都不反应）,高温,1.具有酸性氧化物的通性,SiO2 CaO=CaSiO3,与强碱反应：,SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O,硅酸钠,与碱性氧化物反应：,（SiO2 2OH-=SiO32-H2O）,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？,SiO22NaOH=Na2SiO3(有粘性)H2O,想一想,2、特性：唯一能与之反应的酸 HF溶液,SiO2 4HF=SiF42H2O,（此反应常用于雕刻玻璃）,实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑
5、料瓶。,SiO2 4HF=SiF42H2O,想一想,SiO2+2C Si+2CO,3、在高温下能与还原剂反应,（可利用这个反应制粗硅）,4、与盐反应,原理：高温条件下难挥发的酸酐可以把易 挥发的酸酐从其盐中置换出来。,五、二氧化硅的用途：石英制品,(1)可做光导纤维。(2)沙子是基本的建筑材料。(3)可做石英坩埚、石英钟、石英表、眼镜片、化学仪器、工艺饰品等。,四、硅的工业制法,粗硅：2C+SiO2=Si+2CO（隔绝空气）纯硅：Si+2Cl2=SiCl4（液态，易挥发）SiCl4+2H2=Si+4HCl（高纯硅）,高温,硅酸：,一、H2SiO3的物性,白色、胶状、不溶于水。,二、H2SiO3
6、的化性,（1）弱酸性：极弱的二元酸，比碳酸的酸性弱。,与强碱发生中和反应 H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O,用H2CO3也可制得H2SiO3，可证明H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。,Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3,（SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3）,(H2SiO3+2OH-=SiO3 2-+2H2O),不稳定,受热易分解,H2SiO3=H2O+SiO2,三、H2SiO3的制备,（不可以由SiO2和H2O反应制备）,SiO2,Na2SiO3,H2SiO3,NaOH,CO2H2O,HCl,SiO22NaOH=Na2SiO3H
7、2O,Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3,Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3,反应方程式：,四、H2SiO3的用途,见课本,硅酸盐,一、定义：,是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。化学性质稳定，一般不溶于水。,二、硅酸钠Na2SiO3（最简单的硅酸盐）,1.物性：白色固体，可溶于水，其水溶液为无色黏稠状液体，具有黏性，俗称水玻璃，或者泡花碱。不燃烧，热稳定性好。,实验4-2（硅酸钠的阻燃性）,当水分蒸发后不易燃烧,当水分蒸发后燃烧,用水玻璃浸泡过的木条或滤纸可防火。,2.化学性质：放置在空气中容易变质。,Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2Si
8、O3,3.用途：可做黏合剂，木材、纺织物的 防腐剂、灭火剂、耐火材料等。,三.硅酸盐的表示方法：氧化物法：保持原有各元素化合价不变，按顺序写出各种元素的氧化物。,顺序：m活泼金属氧化物 n较活泼金属氧化物 xSiO2 yH2O,硅酸钠（Na2SiO3）:,Na2O SiO2,镁橄榄石（Mg2SiO4）:,2MgO SiO2,钙沸石（CaAl2Si3H6O13）:,CaO Al2O3 3SiO2 3H2O,长石（KAlSi3O8）:,K2OAl2O36SiO2,注：若出现分数，则化为整数。,四、用途,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,陶瓷：原料黏土玻璃：原料纯碱、石灰石、石英水泥：原料黏土、石灰石,
9、陶瓷,日用器皿、建筑饰材、卫生洁具,玻璃,普通玻璃:以纯碱、石灰石和石英 为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。玻璃无固定熔点。,(Na2CO3),（SiO2）,水泥,以黏土和石灰石为主要原料，在水泥回转窑中制得。,具有特殊功能的含硅物质,1.碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。,2.硅 钢 高导磁性 用作变压器铁芯,4.分子筛吸附剂、催化剂,具有均匀微孔结构的铝硅酸盐,3.硅橡胶良好的弹性,硅的特性1非金属单质一般为非导体(石墨能导电)，硅的晶体是良好的半导体材料。2Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：SiO22C=Si2CO。3非金
10、属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液作用放出H2。Si2NaOHH2O=Na2SiO32H2。,4非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：Si4HF=SiF42H2。5酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2能与HF作用。6SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3。7无机酸一般易于溶水，但H2SiO3难溶于水。8硅酸钠水溶液称泡花碱或水玻璃，但却是盐溶液。,试剂二氧化硅氢氧化钠溶液氢氟酸浓硫酸,试剂瓶细口磨口塞广口瓶细口塑料瓶细口橡皮塞,实验室有五种试剂，根据它们各自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进
11、行连线。,5单质A溶于强碱液，A燃烧生成某高熔点的氧化物B，B也不溶于强酸而能与强碱反应。B与纯碱在高温下反应能生成C和气体D，气体D通入C溶液可得白色沉淀E，E放在干燥空气中易失水变成F，F加热再失水可得B。写出分子式：A_B_C_D_E_F_。并写出下列反应方程式：（1）A与强碱溶液的反应_（2）B与纯碱共熔_（3）C与D反应_（4）F失水_,Si,要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适的试剂是（）A.纯碱溶液 B.盐酸 C.硫酸 D.苛性钠溶液,练一练,B,练一练,下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是（）ASiO2+2C=Si+2CO BSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CSiO2+4HF=SiF4+2H2O DSiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2,B,练一练,下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是()A.烧碱溶液 B.浓硫酸 C.氢氟酸 D.碳酸钠溶液,C,练一练,将过量的CO2分别通入：CaCl2溶液；Na2SiO3溶液；Ca(OH)2溶液；饱和Na2CO3溶液；NaAlO2溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是（）A B C D,B,
