无机非金属材料的主角—硅

第四章 非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角硅,新人教版,硅的化合物约占地壳质量的90%,硅的广泛存在,最外层4个电子，既不易失去也不易得到电子，主要通过共用电子对的形式形成四价的化合物。,原子结构,一、二氧化硅和硅酸,1. 二氧化硅（ SiO2 ）,天然的 SiO2 硅石,1）存在形式,紫水晶,玛瑙,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定,正四面体 空间网状结构 硅氧比例：1：2 没有SiO2 分子存在，只存在硅氧原子,2）SiO2的SiO4四面体结构,二氧化硅的用途 由于SiO2具有优良的物理化学性能，加上SiO2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。,光学纤维胃镜,石 英 制 品,水 晶 制 品,思考与交流,根据SiO2的存在和应用，分析：SiO2有哪些物理性质？化学稳定性如何？,物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水,化学稳定性：稳定性好，除氢氟酸外一般不与其它酸反应，可与强碱反应，属酸性氧化物,其性质主要与结构有关：正四面体空间网状结构,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起,SiO22NaOHNa2SiO3H2O,化学性质,酸性氧化物,.与碱反应,.与碱性氧化物反应,SiO2CaO CaSiO3,高温,特性SiO2+4HF=SiF4+2H2O注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来刻蚀玻璃。,2. 硅酸,实验41：在试管中加入1ml饱和Na2SiO3溶液，再滴入12滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象。,现象：红色褪去，并有软而透明的胶冻状的凝胶生成结论：Na2SiO3溶液呈碱性，H2SiO3是一种胶体，浓度增大聚集成凝胶。,实验室制取方法（强酸制弱酸）：Na2SiO3 + 2HCl= H2SiO3 + 2NaCl,二、硅酸盐,硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。,1. 硅酸钠（Na2SiO3）溶于水，其水溶液 俗称为水玻璃，可制备硅胶、木材防火剂等,2.硅酸盐组成表示,硅酸钠（Na2SiO3),镁橄榄石（Mg2SiO4）,钙沸石Ca(Al2Si3O10) 3H2O,活泼金属氧化物较活泼金属氧化物 SiO2H2O,Na2O SiO2,2MgO SiO2,CaO Al2O3 3SiO23H2O,1、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（ ）A.溶解性：CO2 H2CO3C.熔点：SiO2 CO2（干冰） D.硬度： SiO2 CO2,C,2、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,3、要除去SiO2中的CaO杂质，最适宜的试剂是（ ）A.纯碱溶液 B 盐酸 C 硫酸 D 苛性钠溶液,B,无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,陶瓷：原料黏土玻璃：原料纯碱、石灰石和石英；水泥：原料黏土和石灰石；加适量石膏；,硅酸盐产品,碳化硅(金刚砂,SiC)：硬度大,硅钢：高导磁性,硅橡胶：良好的弹性,分子筛：吸附剂、催化剂,新型无机非金属材料：,新型陶瓷,高温结构陶瓷、压电陶瓷,透明陶瓷、超导陶瓷等,科学视野,生物陶瓷,用高温结构陶瓷做的发动机叶片,三、硅单质,1. 存在：硅有晶体硅和无定形硅两种。,2. 物理性质：晶体硅的结构类似于金刚石，熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。,3. 化学性质：常温下硅单质的化学性质不活泼,导电性介于导体和绝缘体之间。,Si + O2 = SiO2,4. 制法,SiO2 + 2C = Si + 2CO,高温,5.用途,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）,1.下列物质中属于纯净物的是( ) A.Na2CO310H2O B.水泥 C.纯净的盐酸 D.普通玻璃,3.下列物质有固定熔点的是（）A.水泥 B.玻璃C.Na2OSiO2 D.水玻璃,2.下列叙述正确的是( )A.酸均不能与酸性氧