无机非金属材料的主角-硅

关于无机非金属材料的主角——硅第一页，共四十一页，2022年，8月28日无机非金属材料的主角——硅二氧化硅和硅酸第二页，共四十一页，2022年，8月28日

我们生存的地球，组成它坚硬的地壳的物质有哪些？——岩石、沙子、土壤的主要成分是硅的氧化物及硅酸盐。岩石、沙子、土壤第三页，共四十一页，2022年，8月28日一、硅在地壳中的含量

2.自然界硅元素主要存在于:岩石、沙子和土壤1.地壳中的含量:仅次于氧，排在第二位.第四页，共四十一页，2022年，8月28日硅在元素周期表中的位置研究硅元素可别忘了我第五页，共四十一页，2022年，8月28日碳和硅的比较原子结构相似点不同点最外层电子数都是4个电子，原子既不容易失电子也不容易得到电子.主要形成四价(+4价)的化合物。碳是构成有机物的主要元素硅是构成岩石与许多矿物的主要元素【思考】碳、硅在自然存在形式有什么不同？第六页，共四十一页，2022年，8月28日硅的存在状态碳的存在形式：3.自然界硅存在的形态:硅在自然界无单质状态

只有化合态：如硅的氧化物和硅酸盐硅的存在形式：因为硅的亲氧能力比碳更强，在自然界中总是与氧相互化合的，主要以SiO2及硅酸盐形式存在。单质、氧化物（CO2）、碳酸盐氧化物（SiO2）、硅酸盐第七页，共四十一页，2022年，8月28日一、二氧化硅无色透明无定形(硅藻土)结晶形（石英）地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为）硅石硅石彩色环带或层状水晶玛瑙存在形态P74沙子第八页，共四十一页，2022年，8月28日结构——立体网状结构（了解，不要求）一、二氧化硅（SiO2）[SiO4]四面体结构SiO2(化学式)立体网状结构决定了

具有优良的物理和化学性质OSi可见Si、O个数比为1：2第九页，共四十一页，2022年，8月28日二氧化硅的用途一、二氧化硅基本的建筑材料、装饰品、坩埚、光导纤维等石英制品玛瑙制品光导纤维第十页，共四十一页，2022年，8月28日水晶制品第十一页，共四十一页，2022年，8月28日物理性质（硬度、熔点、水溶性）化学性质一、二氧化硅硬度大、熔点高、不溶于水1.类别：①与强碱反应生成盐和水②与碱性氧化物反应生成盐

SiO2+2NaOH＝Na2SiO3

(有粘性)+H2OSiO2+CaOCaSiO3

高温酸性氧化物——具有酸性氧化物的通性第十二页，共四十一页，2022年，8月28日一、二氧化硅此反应常用于雕刻玻璃2.特性——与氢氟酸HF反应

SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O思考：SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,能否推断SiO2为两性氧化物？SiO2+2C＝高温3.在高温下能与还原剂反应，表现弱氧化性Si+2CO↑SiO2虽然能与HF发生反应，但是生成的氟化硅不是盐，而且HF是唯一能与之发生反应的酸，所以二氧化硅不属于两性氧化物第十三页，共四十一页，2022年，8月28日思考与交流实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？一、二氧化硅

HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。

NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成粘性的Na2SiO3，使瓶塞与瓶口粘合无法打开。第十四页，共四十一页，2022年，8月28日【小结】二氧化硅的性质

二氧化碳CO2二氧化硅SiO2

状态气态固态熔点、沸点很低熔点高，硬度大水溶性微溶于水不溶于水化学性质与酸——用途人工降雨，灭火，饮料装饰、石英坩埚、光纤与水反应与碱性氧化物反应与碱反应CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3不能能与强碱反应能与氢氟酸反应高温SiO2＋CaO=CaSiO3第十五页，共四十一页，2022年，8月28日练习下列叙述正确的是（）A.自然界中，硅主要以有游离态的形式存在B.石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C.二氧化硅的化学性质活泼，能跟强酸或强碱的溶液发生化学反应D.自然界中的二氧化硅都存在于石英中在一定条件下，①焦炭②水③氧化钙④氢氟酸⑤盐酸⑥氢氧化钾⑦氯化亚铁⑧氮气，不能和二氧化硅反应的是（）A.③⑤⑦⑧B.②⑤⑦⑧C.⑤⑧D.⑤BB第十六页，共四十一页，2022年，8月28日无机非金属材料的主角——硅硅酸、硅酸盐第十七页，共四十一页，2022年，8月28日二、硅酸（H2SiO3）物理性质制备提示：CO2＋H2O＝H2CO3

，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3。利用可溶性的硅酸盐&比硅酸强的酸反应制得

H2SiO3在水中溶解度很小，是一种不溶性酸，是一种白色固体，其酸性比H2CO3还弱。第十八页，共四十一页，2022年，8月28日二、硅酸（H2SiO3）现象结论化学方程式滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生

a.Na2SiO3溶液呈碱性，b.可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c.先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d.静置则形成硅酸沉淀。Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓SiO32-+2H+=H2SiO3↓离子方程式第十九页，共四十一页，2022年，8月28日二、硅酸（H2SiO3）活动与探究：硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，请设计实验证明。把CO2通入Na2SiO3溶液中，观察发生的现象？提示：用H2CO3可制得H2SiO3

，可证明H2SiO3

的酸性比H2CO3弱。SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3↓

Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓

第二十页，共四十一页，2022年，8月28日化学性质二、硅酸（H2SiO3）（1）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应

H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O（2）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解∆H2SiO3=H2O+SiO2第二十一页，共四十一页，2022年，8月28日（双选）下列有关硅酸的说法正确的是（）

A.硅酸受热易分解生成二氧化硅和水B.可用硅酸钠溶液与硫酸反应制备硅酸

C.因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应

D.硅胶有毒，不能用于食品干燥二、硅酸（H2SiO3）AB第二十二页，共四十一页，2022年，8月28日ThankYou!第二十三页，共四十一页，2022年，8月28日无机非金属材料的主角——硅硅酸盐第二十四页，共四十一页，2022年，8月28日定义性质组成表示（复杂硅酸盐）一、硅酸盐硅酸盐是由硅、氧、金属组成的化合物的总称大多数不溶于水，化学性质稳定第二十五页，共四十一页，2022年，8月28日Na2SiO3Na2O·SiO2

Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2O金属氧化物写在前面,再写SiO2

,最后写H2O；氧化物之间用“·”隔开。要领：两边原子个数守恒

格式：金属氧化物二氧化硅水

(系数出现分数应化为整数)2)硅酸盐的氧化物法P77资料卡片拆分原则第二十六页，共四十一页，2022年，8月28日练习：把下列式子改写成氧化物的形式

1.蛇纹石:H4Mg3Si2O9

2.钙长石:CaAl2SiO6

3.石棉:CaMg3Si4O12

4.长石:KAlSi3O8

5.普通玻璃:CaNa2Si6O14

6.黏土:Al2(Si2O5)(OH)43MgO·2SiO2·2H2OCaO·Al2O3·SiO2CaO·3MgO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2Na2O·CaO·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O第二十七页，共四十一页，2022年，8月28日1、硅酸钠（Na2SiO3）硅酸钠（Na2SiO3),

其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。实验4-2放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火第二十八页，共四十一页，2022年，8月28日化学性质1、硅酸钠（Na2SiO3）②与盐反应①与酸反应Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3↓+2NaCl思考：硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？第二十九页，共四十一页，2022年，8月28日2、用途以黏土为原料陶瓷第三十页，共四十一页，2022年，8月28日2、用途普通玻璃:以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。(Na2CO3)（SiO2

）玻璃第三十一页，共四十一页，2022年，8月28日2、用途水泥以黏土和石灰石为主要原料第三十二页，共四十一页，2022年，8月28日具有特殊功能的含硅物质硅钢（铁合金）导磁性良好，用作变压器铁芯碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。第三十三页，共四十一页，2022年，8月28日人造骨生物陶瓷具有特殊功能的含硅物质第三十四页，共四十一页，2022年，8月28日二、硅单质灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，是重要的半导体材料。第三十五页，共四十一页，2022年，8月28日硅单质是从它的氧化物中提取出来的，主要化学反应如下：①2C(焦炭)+SiO2(石英砂)=Si(粗硅)+2CO↑粗硅转变为纯硅（常用方法）：②Si(粗)+2Cl2=SiCl4；③SiCl4+2H2=Si(纯)+4HCl高温△高温二、硅单质制备P819第三十六页，共四十一页，2022年，8月28日根据以上反应，回答下列问题：（1）在制取粗硅的反应中，焦炭的作用是___________________________。（2）在由粗硅制取纯硅的反应中，反应②属于______________反应（填四种基本反应类型）；反应③属于_______________反应（填四种基本反应类型）；H2的作用是____________。二、硅单质还原剂氧化还原/化合氧化还原/置换

还原剂第三十七页，共四十一页，2022年，8月28日二、硅单质化学性质（了解）Si＋O2SiO2②在高温条件下,单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反