第三单元　含硅矿物与信息材料

无机非金属材料的主角 硅 1 原子结构 14号元素 最外层4个电子 既不容易失电子 也不容易得电子可得4个电子 显氧化性可失4个电子 显还原性 一 硅单质 2 物理性质 晶体硅是具有正四面体结构的立体网状结构的晶体 带有金属光泽 灰黑色 硬而脆 熔沸点高 导电性介于导体和绝缘体之间 是良好的半导体材料 3 化学性质 常温下 硅的化学性质很稳定 除F2 HF和强碱外 硅不跟其它物质 如O2 Cl2 H2SO4 HNO3等 反应 Si 2F2 SiF4 Si 4HF SiF4 2H2 Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 1 制集成电路 晶体管 光电池等的半导体材料 2 含硅4 的钢可制变压器铁芯 3 含硅15 的钢具有耐酸性 制耐酸设备 4 硅的用途 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 约占地壳总质量的90 以上 硅元素在自然界中的存在形式 二氧化硅 硅酸盐 硅是一种亲氧元素 你知道硅谷吗 高技术产业开发区 电子技术研究中心 计算机生产的重要基地 位于加利福尼亚州圣弗朗西斯科南端 锦绣中华 在地壳中硅的含量为26 3 仅次于氧 硅的氧化物及硅酸盐够成了地壳大部分的岩石 沙子和土壤 约占地壳质量的90 以上 在无机非金属材料中 硅一直扮演中主要角色 1 SiO2的物理性质 熔沸点高 硬度大 不溶于水 结晶形 石英 无定形 硅藻土 水晶 玛瑙 硅石 存在形式 二 二氧化硅 SiO2 二氧化硅的晶体空间结构 石英 水晶 玛瑙 思考与交流 请同学们思考P76的问题并和前后左右的同学进行交流 SiO2具有哪些物理性质 化学稳定性如何 SiO2的这些性质是由什么决定的 请将你的认识写在下面横线上 物理性质 化学稳定性 坚硬难熔的固体 熔沸点比较高 不溶于水 硬度比较大 常温下非常稳定 CO2与碱反应 CO2与碱性氧化物反应 CO2与H2O反应 回顾 SiO2 H2O H2SiO3 与碱性氧化物反应 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 与强碱反应 1 酸性氧化物 3 SiO2的化学性质 与盐反应 制玻璃的反应 普通玻璃的组成 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 2 与氢氟酸 HF 反应 Si元素的亲氟性 SiO2 4HF SiF4 2H2O 玻璃中含有SiO2 所以可以用HF来蚀刻玻璃 3 与C在高温条件下反应 SiO2的弱氧化性 SiO2 4 SiO2的用途 光导纤维 石英玻璃制化学仪器 石英表 石英钟 水晶制光学仪器和工艺品 玛瑙制精密轴承和装饰品 1 制造光导纤维的主要原料是 A 晶体硅B 二氧化硅C 石墨D 硅酸钠 B 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 二氧化硅和二氧化碳的比较 CO2 SiO2 表示二氧化碳分子及其组成 表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比 气态 固态 小 大 可溶于水 不溶于水 较低 较高 稳定 很稳定 CO2 H2O H2CO3 不反应 CO2 CaO CaCO3 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 不反应 SiO2 4HF SiF4 2H2O CO2 H2O Na2CO3 2NaHCO3CO2 H2O CaCO3 Ca HCO3 2 二氧化硅和二氧化碳的比较 练一练 指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用 在A E选项中选择正确答案填入括号内 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O SiO2 Na2CO3 高温 Na2SiO3 CO2 SiO2 2C 高温 Si 2CO SiO2 3C 高温 SiC 2CO SiO2 4HF SiF4 2H2O A 作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀B 弱氧化性C 酸性氧化物的通性D 将挥发性的酸酐从其盐中置换出来E 未参加氧化还原反应 CDBEA 三 硅酸 二氧化硅是酸性氧化物 其对应的水化物叫硅酸 硅酸是一种难溶于水的弱酸 由于SiO2不能溶于水生成硅酸 在实验室里一般用可溶性的硅酸盐与其他酸反应而制得 实验1向加有酚酞的Na2SiO3溶液中滴加HCl 1 滴入酚酞后溶液变为红色 2 再滴入稀盐酸 溶液红色变浅至无色 同时有无色胶状物产生 制备 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 胶体 实验现象 硅酸凝胶 软而透明 胶冻状 干燥脱水后得到硅酸干凝胶 称为 硅胶 Na2SiO3 H2O CO2 Na2CO3 H2SiO3 实验2 设计实验比较硅酸和碳酸的酸性 酸性 HCl H2CO3 H2SiO3 实验 向Na2SiO3溶液中通入CO2 有无色胶状物产生 与强碱发生中和反应 不稳定 比H2CO3稳定 受热易分解 H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 硅酸盐矿物在自然界中分布极为广泛 已知的硅酸盐矿物有600多种 约占已知矿物种的1 4 占地壳岩石圈总质量的85 四 硅酸盐 硅酸盐 由硅 氧和金属元素组成的化合物的总称 在硅酸盐结构中 每个Si原子一般为四个O原子包围 构成 SiO4 四面体 即硅氧骨干 它是硅酸盐的基本构造单位 结构复杂 一般不溶于水 化学性质很稳定 硅酸盐的一般性质 硅酸钠 Na2SiO3 俗名叫泡花碱 白色固体 易溶于水 其水溶液俗名叫水玻璃 先变干 后燃烧 仅变干 不燃烧 Na2SiO3溶液可作木材 纸张的防火剂 水玻璃是无色粘稠的液体 不能燃烧 不易被腐蚀 热稳定性强 可用作肥皂填料 木材 织物的防腐剂和防火剂 建筑 纸张的黏胶剂 2 氧化物化学式法 金属氧化物 活动性顺序 二氧化硅 水 1 盐化学式法 如 Na2SiO3 CaSiO3 K2SiO3等 硅酸盐组成的表示方法 滑石 3MgO 4SiO2