无机非金属材料的主角-----硅

1、第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角 硅硅硅的氧化物及硅酸盐硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的约占地壳总量的90%以上。以上。 从原子角度认识硅原子从原子角度认识硅原子既不易失去电子，也不易得到电子，主要形既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成四价化合物成四价化合物CSi水晶水晶水水晶晶玛瑙玛瑙硅藻土一、二氧化硅一、二氧化硅2.结构结构SiO二氧化硅晶体结构二氧化硅晶体结构基本结构单元基本结构单元一、二氧化硅一、二氧化硅3.应用应用水晶制品水晶制品玛瑙制品玛瑙制品饰饰品品光学纤维胃镜光学纤维胃镜在玻璃

2、表面涂上一层石蜡在玻璃表面涂上一层石蜡在石蜡上雕刻出花纹，向在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸挖空部分加少量氢氟酸洗掉酸并去掉石蜡洗掉酸并去掉石蜡 化学式化学式 二氧化碳二氧化碳 CO2二氧化硅二氧化硅 SiO2 状状 态态 熔沸点熔沸点 硬度硬度水水 溶溶 性性化化学学性性质质与与 酸酸 用用 途途与水反应与水反应与碱性氧化物与碱性氧化物反应反应与碱反应与碱反应CO2 + H2O = H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3不能反应不能反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O只与氢氟酸反应只与氢氟酸反应气气 态态固固 态态熔沸很低熔沸很

3、低熔点高，硬度大熔点高，硬度大 能溶于水能溶于水不溶于水不溶于水人工降雨，灭火人工降雨，灭火,饮料等饮料等光纤等光纤等二氧化碳与二氧化硅比较二氧化碳与二氧化硅比较 干燥硅胶干燥硅胶 湿硅胶湿硅胶生成的硅酸逐渐聚合而形成生成的硅酸逐渐聚合而形成 ，经干燥脱，经干燥脱水就形成水就形成 ，称为，称为 。常常用。常常用做干燥剂。做干燥剂。硅酸用途硅酸用途硅酸干胶硅酸干胶“硅胶硅胶”硅酸溶胶硅酸溶胶-1-二、硅酸盐二、硅酸盐1、定义：、定义：硅酸盐硅酸盐:由由 、 、 元元素组成的化合物的总称素组成的化合物的总称 2、性质：、性质：硅酸盐种类很多，硅酸盐种类很多，大多数大多数 于水于水，最常见的，最常见

4、的可溶性硅酸盐是可溶性硅酸盐是Na2SiO3，Ka2SiO33、表示方法：、表示方法：（1）化学式法：）化学式法： 适用于简单的硅酸盐如：适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3，K2SiO3、 CaSiO3等。等。硅硅氧氧 金属金属难溶难溶第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学2硅酸盐组成的表示方法硅酸盐组成的表示方法(1)自然界中的存在情况：硅酸盐是构成地自然界中的存在情况：硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，自然界中存在各种天然硅壳岩石的主要成分，自然界中存在各种天然硅酸盐矿物，约占地壳质量的酸盐矿物，约占地壳质量的5%。第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学

5、(2)硅酸盐组成的表示方法：硅酸盐的种类多、硅酸盐组成的表示方法：硅酸盐的种类多、结构复杂，其组成的表示方法有两种。结构复杂，其组成的表示方法有两种。盐化学式法盐化学式法：如硅酸钠：如硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙、硅酸钙(CaSiO3)，一般适用于组成较简单的硅酸盐。，一般适用于组成较简单的硅酸盐。氧化物法氧化物法：如硅酸钠：如硅酸钠 (Na2OSiO2)、石棉石棉 (CaO3MgO4SiO2)、黏土的主要成分黏土的主要成分 (Al2O32SiO22H2O)。第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学温馨提示：温馨提示：虽然我们采用氧化物的形式虽然我们采用氧化物的形式来表示硅

6、酸盐的组成，但硅酸盐并不是由氧来表示硅酸盐的组成，但硅酸盐并不是由氧化物组成的，不是混合物，是纯净物，属于化物组成的，不是混合物，是纯净物，属于盐类。盐类。 第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学用氧化物的形式表示硅酸盐组成时，各氧化物的一般用氧化物的形式表示硅酸盐组成时，各氧化物的一般排列顺序为排列顺序为金属氧化物金属氧化物(较活泼金属的氧化物较活泼金属的氧化物较不活泼较不活泼金属的氧化物金属的氧化物)二氧化硅二氧化硅水水注意事项：注意事项：氧化物之间以氧化物之间以“”隔开；隔开；计量数配计量数配置出现分数应化为整数。置出现分数应化为整数。例如：钾长石例如：钾长石KAlSi

7、3O8不能写成不能写成应写成应写成K2OAl2O36SiO2。 Mg3CaSi4O12 可写为：可写为：3MgOCaO4SiO2第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学【例例2】用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中不正确的不正确的()A钙沸石钙沸石 Ca(Al2Si3O10)3H2O 表示为表示为 Al2O3CaO3SiO23H2OB镁橄榄石镁橄榄石 Mg2SiO4 表示为表示为2MgOSiO2C钾长石钾长石 KAlSi3O8表示为表示为K2OAl2O33SiO2D高岭石高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为表示为 Al2O32SiO22

8、H2O提示：顺序为：活泼金属氧化物、二氧化硅、水。提示：顺序为：活泼金属氧化物、二氧化硅、水。C-1-5、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3）硅酸钠是硅酸钠是白色固体白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种又称泡花碱，是一种无色粘稠无色粘稠的液体，是一种矿物胶，的液体，是一种矿物胶，黏性很强，可以作黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。黏胶剂和木材防火剂。放入蒸馏水放入蒸馏水放入硅酸钠饱和溶液放入硅酸钠饱和溶液 现现 象象 结结 论论 水分蒸发后燃烧水分蒸发后燃烧水分蒸干后不燃烧水分蒸干后不燃烧硅酸钠硅酸钠耐高温，耐高温，能防能防火，火，不能燃烧不能

9、燃烧水加热下易蒸发水加热下易蒸发（1）、硅酸钠的物理性质）、硅酸钠的物理性质课本课本P65实验实验4-2-1-硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？么现象？为什么？硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。因硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊。因为发生下列反应：为发生下列反应：（2）硅酸钠化学性质）硅酸钠化学性质 硅酸钠的化学性质硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧，相对稳定，不能燃烧， 不易被腐蚀，热稳定性好不易被腐蚀，热稳定性好。Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3-1-（3）用途）用途可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的可以作肥皂

10、填料，还可以用做建筑、纸张的黏合剂和木材、织物的黏合剂和木材、织物的防腐剂及防火剂防腐剂及防火剂与盐反应与盐反应与酸反应与酸反应Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl-1-4、硅酸盐在自然界的转化、硅酸盐在自然界的转化 硅酸盐矿石长期受到空气中的二氧化碳和水的硅酸盐矿石长期受到空气中的二氧化碳和水的侵蚀后侵蚀后,逐渐风化分解逐渐风化分解,生成的可溶物质随雨水流入生成的可溶物质随雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤胶体土壤胶体，因，因其表面巨大且一般其表面巨大且一般带负电，能吸收带负电，

11、能吸收NH4+，K等营养等营养离子，从而具有保肥能力。离子，从而具有保肥能力。硅酸盐是如何具有保肥能力的？硅酸盐是如何具有保肥能力的？第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学下列关于水玻璃的性质和用途叙述错误的是下列关于水玻璃的性质和用途叙述错误的是()A水玻璃是硅酸钠的水溶液，是混合物水玻璃是硅酸钠的水溶液，是混合物B在建筑工地上可用作黏合剂在建筑工地上可用作黏合剂C木条或滤纸条浸过水玻璃后，具有防腐蚀性能且木条或滤纸条浸过水玻璃后，具有防腐蚀性能且不易着火不易着火D水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质【答案答案】D【解析解析】水玻璃在

12、空气中容易吸收空气中的水玻璃在空气中容易吸收空气中的CO2，生成生成H2SiO3而变质。而变质。 第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学细品教材细品教材1传统的硅酸盐产品传统的硅酸盐产品陶瓷、玻璃和水泥陶瓷、玻璃和水泥是构成现代生活要素的最重要的无是构成现代生活要素的最重要的无机非金属材料，它们都是以黏土等硅酸盐和其他无机原料机非金属材料，它们都是以黏土等硅酸盐和其他无机原料在高温下加工而成的具有一些优良性能的工业产品。在高温下加工而成的具有一些优良性能的工业产品。(1)水泥中加石膏的作用是调节水泥的硬化速度。水泥中加石膏的作用是调节水泥的硬化速度。(2)水泥砂浆是水泥、沙子

13、和水的混合物，水泥、沙子水泥砂浆是水泥、沙子和水的混合物，水泥、沙子和碎石、水混合成和碎石、水混合成混凝土混凝土，与钢筋混合在一起就是，与钢筋混合在一起就是钢筋混钢筋混凝土。凝土。第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学(3)制造玻璃的原料中，石英是过量的，所以制造玻璃的原料中，石英是过量的，所以普通玻璃普通玻璃是是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2按按1 1 4比例混合在一起得到比例混合在一起得到的物质，因此其成分表示为的物质，因此其成分表示为Na2OCaO6SiO2。而。而石英玻石英玻璃璃的成分就是的成分就是SiO2。(4)玻璃不属于晶体，没有固定的熔点，只在一定范围玻

14、璃不属于晶体，没有固定的熔点，只在一定范围内软化后熔化，称为玻璃态物质。内软化后熔化，称为玻璃态物质。 第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学特别提示：特别提示：普通玻璃普通玻璃：呈淡绿色，含二价铁。：呈淡绿色，含二价铁。有有色玻璃色玻璃：蓝色玻璃是普通玻璃中加入了：蓝色玻璃是普通玻璃中加入了Co2O3，红色玻璃，红色玻璃是加入是加入Cu2O。变色玻璃变色玻璃：普通玻璃中加入了：普通玻璃中加入了AgI、AgBr等。等。光学玻璃光学玻璃：普通玻璃中加入：普通玻璃中加入PbO2。钢化玻璃钢化玻璃：经：经普通玻璃熔化后快速冷却制成，与普通玻璃的成分相同。普通玻璃熔化后快速冷却制成，

15、与普通玻璃的成分相同。石英玻璃石英玻璃：石英熔化制成。：石英熔化制成。第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学2新型陶瓷新型陶瓷如高温结构陶瓷如高温结构陶瓷(工程陶瓷工程陶瓷)、压电陶瓷、透明陶瓷和、压电陶瓷、透明陶瓷和超导陶瓷等，都是人们在继承传统硅酸盐陶瓷的基础上发超导陶瓷等，都是人们在继承传统硅酸盐陶瓷的基础上发展创新，研制出的组成各异、性能独特的新型陶瓷。展创新，研制出的组成各异、性能独特的新型陶瓷。3其他特殊功能的含硅物质其他特殊功能的含硅物质如碳化硅如碳化硅(SiC，俗称金刚砂，俗称金刚砂)、硅橡胶、分子筛等。、硅橡胶、分子筛等。第四章第四章 非金属及其化合物非金属

16、及其化合物人教版化学4无机非金属材料包括了无机非金属材料包括了传统传统无机非金属材料和无机非金属材料和新新型型无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指无机非金属材料两大类。传统无机非金属材料是指陶瓷、陶瓷、水泥、玻璃等水泥、玻璃等硅酸盐产品；新型陶瓷如高温结构陶瓷、生硅酸盐产品；新型陶瓷如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等。物陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等。-1-你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗 -1-5、硅酸盐工业产品、硅酸盐工业产品传统硅酸盐工业三大产品有：传统硅酸盐工业三大产品有：玻璃、陶瓷、水泥玻璃、陶瓷、水泥。练习练习1.

17、下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸盐产品B.水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是水晶、玛瑙、光纤、硅胶的主要成分都是SiO2C.SiO2很稳定，与所有的酸都不反应很稳定，与所有的酸都不反应D.将石棉（将石棉（CaMg3Si4O12）化学式改写成氧化物）化学式改写成氧化物的形式：的形式：3(MgOCaO)4SiO2A-1-新型陶瓷新型陶瓷人造关节人造关节-1-高压钠灯高压钠灯w高温结构陶瓷高温结构陶瓷 1.氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷-1-陶瓷机械零件陶瓷机械零件第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学典例精析典例精析【例例

18、3】下列物质中，不含有硅酸盐的是下列物质中，不含有硅酸盐的是 ()A水玻璃水玻璃B硅芯片硅芯片C黏土黏土 D普通水泥普通水泥【解析解析】水玻璃中含有硅酸钠，普通水泥中含有硅水玻璃中含有硅酸钠，普通水泥中含有硅酸钙，黏土含有复杂的硅酸盐，硅芯片中含的是硅单质。酸钙，黏土含有复杂的硅酸盐，硅芯片中含的是硅单质。【答案答案】B 第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学请回答下列问题：请回答下列问题：(1)下列属于新型无机非金属材料的是下列属于新型无机非金属材料的是()A高强度水泥高强度水泥 B钢化玻璃钢化玻璃C氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷 D光导纤维光导纤维(2)磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非

19、金属材料，它可以磷酸钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可以用于制成人造骨骼，这是利用这类材料的用于制成人造骨骼，这是利用这类材料的()A耐高温特性耐高温特性 B电学特性电学特性C光学特性光学特性 D生物功能生物功能CDD第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学【解析解析】(1)水泥、玻璃属于硅酸盐材料，是传统无水泥、玻璃属于硅酸盐材料，是传统无机非金属材料。机非金属材料。(2)新型无机非金属材料的四种特性不一定新型无机非金属材料的四种特性不一定是这类材料的共性，不同的材料具有不同的特性。是这类材料的共性，不同的材料具有不同的特性。【答案答案】(1)CD(2)D【点拔点拔】区分

20、传统的无机非金属材料和新型的无机区分传统的无机非金属材料和新型的无机非金属材料，分析新型无机非金属材料的四种特性及其应非金属材料，分析新型无机非金属材料的四种特性及其应用进行判断。用进行判断。 第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学细品教材细品教材1物理性质和重要用途物理性质和重要用途硅有硅有 和和 两种同素异形体。晶体硅是两种同素异形体。晶体硅是灰黑灰黑色、有色、有 固体，固体， 很高，很高，硬度硬度大。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好大。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的的 材料。材料。晶体硅的用途广泛。晶体硅可以用来制晶体硅的用途广泛。晶体硅可以用来

21、制造造 ，同时，同时 是各种计算机、微是各种计算机、微电子产品的核心。电子产品的核心。 晶体硅晶体硅无定形硅无定形硅金属光泽硬而脆的金属光泽硬而脆的熔点、沸点熔点、沸点半导体半导体晶体管和光电池晶体管和光电池硅芯片硅芯片5.用途用途 晶体硅的导电性介于导体和半导体之间晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是是良好的良好的半导体材料半导体材料,硅是信息技术的关键材料硅是信息技术的关键材料硅太阳能电池硅太阳能电池电脑的中央处理器（电脑的中央处理器（CPU）三、硅单质三、硅单质1、存在：硅有晶体硅和无定形硅两种。、存在：硅有晶体硅和无定形硅两种。2、物理性质：物理性质：晶体硅的结构类似于金刚石，晶体硅

22、的结构类似于金刚石，熔点熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。和沸点都很高，硬度大。3、化学、化学性质：性质：常温下硅单质的化学性质不活泼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。导电性介于导体和绝缘体之间。Si + O2 = SiO2-1-在高温条件下，单质硅能与在高温条件下，单质硅能与O2和和Cl2等非金属等非金属单质反应。单质反应。常温下化学性质不活泼，只能跟常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和和 NaOH溶液反应。溶液反应。Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2SiO2 SiO24、制法、制法SiO2 + 2C = Si

23、 + 2CO高温高温硅单质第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学3硅的工业制法硅的工业制法 第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学典例精析典例精析【例例4】下列关于硅的说法中，下列关于硅的说法中，不正确不正确的是的是 ()A硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽硅是非金属元素，它的单质是灰黑色有金属光泽的固体的固体B硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的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、氧气等非金属加热到一

24、定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应反应C第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物人教版化学(2009广东理基广东理基22)下列关于硅单质及其化合物的说下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是法正确的是 ()硅是构成一些岩石和矿物的基本元素硅是构成一些岩石和矿物的基本元素水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料ABCD【答案答案】C-1-工业上，用焦炭在高温下还原石英砂可制得粗硅工业上，用焦炭在高温下还原石英砂可制得粗硅 SiO22C

25、Si(粗粗)2CO ，又能跟氯气反应经，又能跟氯气反应经提纯得到提纯得到 SiCl4后再用氢气还原制得纯硅：后再用氢气还原制得纯硅：Si(粗粗)2Cl2SiCl4 ，SiCl42H2Si(纯纯)4HCl。根据以上反应回答下列问题。根据以上反应回答下列问题：（1）反应中焦炭做（）反应中焦炭做（ ）A.还原剂还原剂 B.氧化剂氧化剂 C.二者都不是二者都不是（2）反应）反应 属于（属于（ ），反应），反应 属于（属于（ ）A.化合反应化合反应 B.分解反应分解反应 C.氧化还原反应氧化还原反应 D.非氧化还原反应非氧化还原反应 E.置换反应置换反应4、硅的工业制备、硅的工业制备 课后练习课后练习81页页AACCE课堂练习课堂练习C2.下列变化中不能一步实现的是下列变化中不能一步实现的是A、Na2SiO3 H2SiO3B、H2SiO3 SiO2C、SiO2 H2SiO3D、 SiO2 Na2SiO3 3.在既能溶解金属氢氧化铝又能溶解二氧化硅的在既能溶解金属氢氧化铝又能溶解二氧化硅的无色溶液中，能大量共存的是无色溶液中，能大量共存的是( )A. Na+、Al3+、NO3、ClB. K+、Na+、Cl、SiO32C. Fe2+、K+、SO42、ClD. Na+、HCO3、K+、NO3课堂练习课堂练习 B4.CO2通入下列各溶液中，不会产生难溶物的是（通入下列各溶液中，不会产生难溶物的是（