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1、 第一节 无机非金属材料的主角 硅 Si 从原子角度认识硅原子 -原子结构 C Si 既不易失去电子，也不易得到电子， 所以 ,硅的化学性质不活泼 ,主要形成四 价化合物 水晶 玛瑙 一、二氧化 硅和硅酸 1、二氧化硅 （ 1）存在和物性 （ 2） SiO2的化学性质 : 酸性氧化物 SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O SiO2 CaO = CaSiO3 高温 SiO2 + 2OH- = SiO3 2- + H2O 1、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？ NaOH溶液能与玻璃中的 SiO2反应生成 Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开 。因此盛
2、装 NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。 SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O 图 4-6 实验室盛放 NaOH溶液的试剂瓶 特性 SiO2 4HF=SiF4 2H2O 氢氟酸（ HF） 是唯一能与 SiO2反应的酸 氢氟酸：用于雕刻玻璃。 保存于塑料瓶中。 与盐反应： Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 高温 高温 与碳单质反应： 弱氧化性 SiO2 + 2C = Si + 2CO 高温 每 1个 Si原子周围结合 4个 O原子， Si在中心 ,O在四个顶角 . 同时每 1个 O原子周围结合
3、 2个 Si原子相结合。 SiO2 正 四面体 二氧化硅中硅原子与氧原子个数比为 1:2,用 SiO2来表示 二氧化硅的组成 ,表示 Si 与 O的原子个数比 ,不是分子式 ,是 化学式。 二氧化硅的结构 二氧化碳 二氧化硅 状态 物理性质 化 学 性 质 与水反应 与碱反应 与碱性氧 化物反应 与酸反应 用 途 CO2+H2O=H2CO3 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2+Na2O=Na2CO3 CO2+CaO=CaCO3 不反应 SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O SiO2 CaO=CaSiO3 固 态 熔点低 气 态 熔点高、硬度大 SiO2 4HF =Si
4、F 4 2H2O 人工降雨，灭火等 装饰、石英坩埚、 光导纤维 【 比较 】 二氧化碳和二氧化硅 高温 （ 3）二氧化硅的用途 石英研钵 光导纤维 坩埚 水晶 光导纤维、 装饰、石英坩埚 光 学 纤 维 胃 镜 2、硅酸 (H2SiO3) 酸性较弱，比碳酸的酸性还弱。 H2SiO3是一种白色胶状物质， 溶解度很小（白色沉淀）。 掌握： 酸性强弱顺序 HCl CO2 H2SiO3 （ 1） 【 实验 4-1】 制取原则：强酸制取弱酸 现象 结论 化学方 程式 离子方 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，同时有白色胶状物质产生 a、 Na2SiO3溶液呈碱性， b、可
5、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（胶体） SiO32- + 2H+ = H2SiO3 （胶体） SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3 Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 用什么实验事实能够证明 硅酸的酸性比碳酸弱？ 向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体，出现 白色浑浊，即用 H2CO3可制得 H2SiO3 ，可证明 H2SiO3 的酸性比 H2CO3弱。 酸制取酸原则： 较强酸制取较
6、弱酸， 高沸点 制取低沸点。 （ 2）化学性质 : 弱 酸性：只能与强碱发生中和反应。 H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O 不稳定：受热易分解。 H2SiO3 = H2O + SiO2 （ 3）用途 硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为 “硅胶”。 常常用做干燥剂。 二、硅 酸 盐 1、定义： 硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称 2、性质： 硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的 可溶性硅酸盐是 Na2SiO3、 K2SiO3。 3、表示方法： （ 1）化学式法： 适用于简单的硅酸盐如： Na2SiO3， K2SiO3、 CaSiO3等。 活泼金属氧
7、化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水。 氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素 按配置前后原子个数守恒原则配置系数。 硅酸钠： Na2SiO3 Na2OSiO 2 硅酸钙： CaSiO3 CaOSiO 2 高岭石： Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O32SiO 22H 2O 正长石： KAlSiO3不能写 K2OAl 2O33SiO 2， 应写成 K2OAl 2O36SiO 2 （ 2）氧化物法： 4、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 碳和水的侵蚀后 ,逐渐风化分解 ,生成的可 溶物质随雨水流入江河、海洋，留下大 量的黏土 形成土壤胶体 ，因其表面积巨 大且一
8、般 带负电，能吸附 NH4+， K+等营 养离子，从而具有保肥能力。 硅酸盐是如何具有保肥能力的？ 5、硅酸钠（ Na2SiO3） 硅酸钠是白色固体，易溶于水，其水溶液俗称 水 玻璃，又称泡花碱 ，是一种无色粘稠的液体，是 一种 矿物胶 ，黏性很强，可以作 黏胶剂和木材防 火剂。 放入蒸馏水 放入硅酸钠饱和溶液 现 象 结 论 水分蒸发后燃烧 水分蒸干后不燃烧 硅酸钠能防火 水不能防火 （ 1）、硅酸钠的物理性质 【 实验 4-2】 （ 3）用途 可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的 黏合剂和木材、织物的 防腐剂及防火剂 与盐反应 与酸反应 Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H
9、2SiO3 CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3 +2NaCl （ 2）化学性质 三 .无机非金属材料 （ 1）玻璃： 原料：纯碱 (Na2CO3)、石灰石和石英 (SiO2) 设备：玻璃窑 有关反应的化学方程式： Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2= CaSiO3+CO2 主要成分： Na2SiO3、 CaSiO3、 SiO2 (Na2OCaO6SiO2) 1、传统型硅酸盐材料： （ 2）水泥： 原料： 黏土、石灰石 、 石膏 设备： 回转窑 石膏的作用 ： 调节水泥硬化速度。 （ 3） 陶瓷 ： 原料： 黏土为原料 设备：陶瓷窑 新型无机非金属材料
10、： 新型陶瓷 高温结构陶瓷、压电陶瓷 透明陶瓷、超导陶瓷等 新型无机非金属材料 特征： 耐高温、强度高； 具有电学性质； 具有光学性质； 具有生物功能； 2、新型材料： （ 1）具有特殊功能的含硅物质 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。 硅钢 （铁合金）导磁性良好， 用作变压器铁芯。 硅橡胶 最好的既耐高温又 耐低温的橡胶。 分子筛 具有均匀微孔结构 的铝硅酸盐。 （ 2）新型结构陶瓷材料 高温、压电、透明、超导 氧化铝陶瓷 (人造刚玉 )： 氧化铝透 明陶瓷管 氧化铝陶瓷制品 氧化铝 (Al2O3)陶瓷 氮化硅 (Si3N4)陶瓷 四、硅单
11、质 晶体硅是良好的半导体材料 1.硅的存在和状态： 在自然界中硅元素只有化合态，无游离态； 单质硅也有晶体硅和无定形硅。 2.物理性质： 单质硅是灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固 体，熔沸点较高。 3.化学性质： 在常温下 ,硅的化学性质不活泼 ,除氟气、氢氟酸 和强碱外 ,硅不跟其他物质如氧气、氯气、硫酸、 硝酸等起反应。即： 4.工业制粗硅： SiO2+2C = Si+2CO 粗硅提纯： Si+2Cl2= SiCl4 SiCl4+2H2= Si+4HCl 高温 高温 高温 Si+4HF=SiF4+2H2 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+O2=SiO2 5.硅的用途： 半导体材料 硅芯片是各种计算机、 微电子产品的核心。 硅太阳能电池
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