第一节无几非金属材料的主角1

1、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,占地壳质量的90%以上,地球生物生存的根基硅酸盐、空气、水、阳光,1、Si在自然界中的存在形态：,阅读后小结：（P.74中段）,2、Si在自然界中的存在形式：,3、C、Si原子的最外电子层上有4个电子（画出C、Si原子的结构简图），其原子既难失去电子又难得到电子（难于形成阴、阳离子），主要形成4价的化合物。,SiO2和硅酸盐,C：2、4、4,Si：4、4,化合态,4、主要化合价,一、二氧化硅和硅酸 1、二氧化硅（SiO2）,(1)存在：,结晶形：石英,无定形,水晶,玛瑙,(2) SiO2晶体是具有正四面体结构的立体网状结构的晶体。 S

2、iO2不是分子式，是化学式，表示二氧化硅晶体中硅氧原子的个数比。,(3)、 SiO2物理性质：,SiO2是一坚硬难熔的固体不溶于水，纯净的二氧化硅无色透明。,硅石（12%）,（用途广泛）,(4) 、SiO2的化学性质很稳定,是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。,高温,a 、不能与水化合,b、与碱性氧化物化合：SiO2+CaO CaSiO3 SiO2+Na2O Na2SiO3,C、与碱反应：SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O,注意：盛碱溶液的试剂瓶一般用橡胶塞，不能用 玻璃塞。为什么？,高温,与HF反应：SiO2+4HF SiF4+2H2O,注意：一般用塑料试剂瓶盛氢氟酸，不能用玻璃

3、试剂瓶。为什么？,（用于雕刻玻璃）,弱氧化性：SiO2 + 2C Si + 2CO,高温,Si + C SiC（金刚砂）,高温,SiO2 + 3C SiC + 2CO,高温,SiO2 + 2Mg Si+ 2MgO,高温,SiO2 + 4Mg Mg2Si + 2MgO,高温,与Na2CO3等反应： SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2,高温,高温,制光导纤维、石英玻璃、石英钟表等；制造电子工业中的重要部件、光学仪器、高级工艺品、眼镜片、精密仪器、轴承、耐磨器皿等；制作装饰品。,（5）、SiO2的用途与危害：,在隧道开凿，石英粉

4、加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。,危害：,用途：,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,很小,很大,可溶于水,不溶于水,很低,很高,高温,稳定,很稳定,CO2+H2O=H2CO3,不反应,CO2+CaO = CaCO3,SiO2+CaO = CaSiO3,CO2+2NaOH = Na2CO3+H2O,SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O,不反应,SiO2+4HF = SiF4+2H2O,化学性质,高温,SiO2 + Na2CO3 = Na2

5、SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2,高温,高温,CO2 + C = 2CO,高温,SiO2 + 2C = Si + 2CO,CO2+H2O+Na2CO3 =2NaHCO3 CO2 +H2O+ CaCO3 = Ca（HCO3）2,2、硅酸（H2SiO3）,H2SiO3是SiO2的对应水化物（ SiO2 是H2SiO3的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白色固体，其酸性比H2CO3还弱。,（1）制法可溶性硅酸盐与酸反应：,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

6、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。,实验4-1,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,（2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应 H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O,（3）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解,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,SiO32- + 2H+ = H2SiO3,Na2SiO3 + 2HC

7、l = 2NaCl + H2SiO3,3、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。,2、结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定,1、由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。,二、硅酸盐,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： 金属氧化物二氧化硅水,（1）盐化学式法： 如：Na2SiO3、CaSiO3、K2SiO3 等,4、硅酸盐组成的表示方法：,CaOAl2O33SiO23

8、H2O,Na2OSiO2,Al2O32SiO22H2O,K2O Al2O3 6SiO2,注意事项：1、氧化物之间用 “” 隔开 2、前后原子个数守恒 3、金属氧化物(按金属活泼顺序)、二氧化硅、水 4、系数为分数时化为整数,5、土壤胶体的形成、特点和应用： （阅读上段P.77）,6、重要的无机非金属材料： （1）传统硅酸盐材料 ：陶瓷、玻璃、水泥 （2）新型无机非金属材料：新型陶瓷、光导纤维阅读P.79科学视野,新型陶瓷造成的人造骨,既耐高温又耐低温的硅橡胶制品,1、晶体结构,三、硅单质,硅单质有晶体和无定形两种，晶体硅的结构跟金刚石相似，都是具有正四面体结构的立体网状结构的晶体。,硅的结构类似于金刚石,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。,晶体硅是带有金属光泽、灰黑色、硬而脆的固体，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。,2、物理性质,（1）常温下能发生的反应 Si+2F2= SiF4 Si+4HF= SiF4 +2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2