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1、,第一节 无机非金属材料的主角硅,第四章 非金属及其化合物,3,硅和碳的原子结构,统治无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。,统治有机界：碳是构成有机物的主要元素。,硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的，因此硅都以化合态存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。,一、二氧化硅和硅酸,5,1、二氧化硅（SiO2）,（1）SiO2的存在形态,无定形,玛瑙,水晶,水晶,玛瑙,硅石,结晶形,（石英晶体）,光导纤维,石英坩埚,水晶饰品,玛瑙饰品,7,根据SiO2的存在和应用，请你分析以下问题：,SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？你的根据是什么？SiO2的这些性质是由什么决
2、定的？,思考与交流：,物理性质：,难溶于水，熔点高，硬度大。,化学稳定性：,化学性质很稳定，不活泼。,原因：SiO2的这些性质主要与它的结构有关。SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。,二氧化硅的晶体结构,SiO2晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体。因此，通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。,金刚石的晶体结构,SiO2的晶体结构,SiO4四面体结构,酸性氧化物,（2）化学性质:,高温,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？,硅酸钠，水溶液俗名“水玻璃”，具有黏性，可用作粘合剂。,与强碱反应生成盐和水 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H
3、2O,提示：玻璃中含有二氧化硅,与碱性氧化物反应生成盐 SiO2+CaO=CaSiO3,HF是唯一可以与SiO2 发生反应的酸，此反应用来雕刻玻璃。,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,SiO2的特性:与氢氟酸的反应,2、硅酸（H2SiO3）,思考：如何制取硅酸？能用SiO2与水反应制得吗？,制法：可溶性硅酸盐与其他酸反应,现象,结论,方程式,滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸变浅，静置后有透明的、胶冻状的物质产生,Na2SiO3溶液呈碱性，硅酸难溶于水,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl,（1）硅酸的制备,硅酸是一种白色的固体，溶解度很小，是一种弱酸，酸性比碳酸还弱。,酸性比硅酸
4、强的酸,Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3,（2）硅胶,12,H2SiO3 硅酸凝胶 硅酸干凝胶“硅胶”,逐渐聚合,干燥脱水,用途：,制备：,SiO2,二、硅单质,2023/4/23,无定形,硅,晶体,晶体硅是带有金属光泽的黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性，常温下化学性质不活泼。,硅的用途半导体材料,2023/4/23,光电池,硅芯片,三、硅酸盐,硅酸盐是有硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，在自然界分布极广。它们一大类结构复杂的固态物质，大多不溶于水，化学性质很稳定。,最简单的硅酸盐是硅酸钠，其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂的原料。,长石,K2OAl2O36
5、SiO2,滑石,石棉,CaO3MgO4SiO2,高岭土,黏土,Al2O32SiO2H2O,用氧化物的形式表示硅酸盐的组成,2023/4/23,用氧化物的形式表示硅酸盐的组成时，各氧化物的排列顺序为：较活泼金属的氧化物较不活泼金属的氧化物二氧化硅水。氧化物化学式之间用“”隔开，化学式前的计量数只能取整数，且只代表氧化物本身。,高岭石Al2Si2O5（OH）4：Al2O32SiO22H2O镁橄榄石（Mg2SiO4）：2MgOSiO2 钾长石（KAlSi3O8）：K2OAl2O36SiO2,传统硅酸盐产品陶瓷,2023/4/23,以黏土为原料，经高温烧结而成。,传统硅酸盐产品玻璃,2023/4/23,普通玻璃制备原料：纯碱、石灰石、石英,设备：玻璃窑,传统硅酸盐产品水泥,2023/4/23,原料：黏土、石灰石、石膏,具有特殊功能的含硅物质,2023/4/23,碳化硅（SiC,金刚砂）,硅钢,具有特殊功能的含硅物质,2023/4/23,硅橡胶,分子筛,
