高一化学5硅与硅酸盐.docx

硅与硅酸盐一、硅(1)、硅在自然界中的含量： 硅在地壳中的含量居第二位(含量第一位的为氧元素)。(2)硅在自然界中的存在形式： 自然界中无单质硅，硅元素全部以化合态存在，如二氧化硅、硅酸盐等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。 (3)单质硅的物理性质： 单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。其熔点、沸点很高，硬度很大(晶体硅的结构类似于金刚石)。晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料（硅太阳能电池，电脑的中央处理器（CPU）(4)单质硅的化学性质：在常温下，硅的化学性质不活泼，不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等发生反应，但能与F2、HF和强碱反应。例如：Si + 2NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2在加热时，研细的硅能在氧气中燃烧：Si + O2 SiO2 (5)用途：硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可制成太阳能电池。利用硅的合金，可用来制造变压器铁芯和耐酸设备等。(6)工业制法 二、二氧化硅 (1)二氧化硅在自然界中的存在： 天然二氧化硅叫硅石。石英的主要成分为二氧化硅晶体，透明的石英晶体叫做水晶，含有有色杂质的石英晶体叫做玛瑙。二氧化硅是一种硬度很大、熔点很高的固体。(2)化学性质：是酸性氧化物 具有酸性氧化物的通性，与碱及碱性氧化物反应SiO2 + 2NaOH(水溶液中或熔融态) Na2SiO3 + H2OSiO2+CaO CaSiO3注意 a由于SiO2与强碱溶液反应生成了粘性很强的Na2SiO3溶液，因此盛放碱性的试剂瓶不能用玻璃塞，以防止瓶塞和瓶子粘在一起Na2SiO3俗称“泡花碱”，易溶于水，其水溶液俗名“水玻璃”，是一种矿物胶，可做黏合剂。bSiO2不溶于水，也不与水反应因此，不能通过SiO2与H2O反应的方法来制取其对应的水化物硅酸(H2SiO3)制取H2SiO3的方法如下：Na2SiO3 + 2HCl 2NaCl + H2SiO3或 Na2SiO3 + CO2 + H2O Na2CO3 + H2SiO3硅酸(H2SiO3)不溶于水，其酸性比H2CO3还弱。在高温下与碳酸盐的反应（弱酸制强酸）SiO2 + Na2CO3 =高温= CO2 + Na2SiO3SiO2 + CaCO3 =高温= CO2 + CaSiO3 不与酸反应（除氢氟酸以外） 4HF + SiO2SiF4 + 2H2OSiO2是玻璃的主要成分，因此盛氢氟酸的试剂瓶不能用玻璃容器（可用塑料瓶）。玻璃花雕刻工艺。弱氧化性SiO2 +2C =高温= Si+ 2CO (3)用途：二氧化硅是制造高性能通讯材料光导纤维的重要原料。石英用来制造石英电子表、石英钟。较纯净的石英用来制造石英玻璃，石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品和眼镜片等。玛瑙用于制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品。三、硅酸盐(1)自然界中硅酸盐的存在：硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，自然界中存在的各种天然硅酸盐约占地壳质量的5。粘土的主要成分是硅酸盐。粘土是制造陶瓷器的主要原料。(2)用氧化物的形式来表示硅酸盐的方法：先将硅酸盐中所含的各元素用氧化物形式表示；将各种氧化物按下列顺序进行排列，各氧化物之间用“ ”开。例如：金属氧化物(有多种金属氧化物时按金属活动顺序表排列)SiO2H2ONa2SiO3： Na2OSiO2 A12(Si2O5)(OH)4： A12O32SiO22H2O2硅酸盐工业硅酸盐工业 以含硅物质为原料经加热而制成硅酸盐产品的工业，叫做硅酸盐工业。如制造水泥、玻璃、陶瓷等的工业都属于硅酸盐工业。水泥、玻璃、陶瓷的比较水 泥玻 璃陶 瓷生产原料粘土、石灰石、石膏纯碱、石灰石、石英(过量)粘土生产设备水泥回转窑玻璃窑生产原理将原料磨细，混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，并研成细粉Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2烧制前在坯体上涂彩釉主要成分硅酸三钙(3CaOSiO2)硅酸二钙(2CaOSiO2)铝酸三钙(3CaOA12O3)Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（Na2SiO3CaSiO34SiO2或Na2OCaO6SiO2）重要性质具有水硬性，跟水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬无固定熔点，在一定温度范围内逐渐熔化（玻璃态物质）具有抗氧性，耐高温，绝缘，易成形种类矿渣硅酸盐水泥、沸石岩水泥有色玻璃：(加入Co2O3后的玻璃呈蓝色，加入Cu2O后的玻璃呈红色普通玻璃呈淡绿色是因为原料中混有Fe2+)、石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃土器、陶器、炻器、瓷器3新型无机非金属材料新型无机非金属材料 最初的无机非金属材料主要是指硅酸盐材料，所以，硅酸盐材料也称为传统无机非金属材料随着科学和生产技术的发展，以及人们生活的需要，一些具有特殊结构、特殊功能的新材料被相继研制出来，如半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等，这些材料称为新型无机非金属材料新型无机非金属材料的特性主要有：能承受高温，强度大；具有电学特性；具有光学特性；具有生物功能高温结构陶瓷和光导纤维高温结构陶瓷光导纤维(光纤)氧化铝陶瓷(人造刚玉)氮化硅陶瓷性能高熔点；高硬度；可制成透明陶瓷；无毒、不溶于水，强度高；对人体有较好的适应性超硬度，耐磨损；抗腐蚀，高温时也抗氧化；抗冷热冲击而不碎裂；耐高温且不易传热；本身具有润滑性传导光能力很强，能同时传输大量信息；抗干扰性能好，不发生电磁辐射；通讯质量高，能防止窃听；质量小且细，不怕腐蚀，铺设方便主要用