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1、11 無機非金屬材料的主角無機非金屬材料的主角硅硅2地球生物生存的根基地球生物生存的根基硅酸鹽、空氣、水、陽光硅酸鹽、空氣、水、陽光3硅的分布與存在硅的分布與存在l存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)l分布：自然界中分布廣泛，在地分布：自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。是構殼中居第二位，僅次于氧。是構成礦物和巖石的基本元素。成礦物和巖石的基本元素。45SiSi從原子角度認識硅原子從原子角度認識硅原子C Si 既不易失去電子，也不易得到電子，既不易失去電子，也不易得到電子，所以所以,硅的化學性質不活潑硅的化學性質不活潑,主要形成四主要形成四價化合物價化合物6思考：
2、思考：碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？碳和硅都是親氧元素但是硅的親氧能力更強碳和硅都是親氧元素但是硅的親氧能力更強Si無單質狀態(tài)無單質狀態(tài)化合態(tài)：硅的氧化物和硅酸鹽化合態(tài)：硅的氧化物和硅酸鹽7一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（、二氧化硅（SiO2）(1)二二氧氧化化硅硅存存在在無定形無定形硅藻土硅藻土水晶水晶瑪瑙瑪瑙結晶形（石英晶體結晶形（石英晶體）8水晶水晶9瑪瑙瑪瑙10無無定定形形二二氧氧化化硅硅11 硅藻土硅藻土中國硅藻土資源豐富。全國中國硅藻土資源豐富。全國1010個省個省(區(qū)區(qū))有硅藻土礦產出。探明儲量的礦區(qū)
3、有有硅藻土礦產出。探明儲量的礦區(qū)有354354處，總保有儲量礦石處，總保有儲量礦石3.853.85億噸。億噸。僅次于美國，居世界第僅次于美國，居世界第2 2位。在地區(qū)分布位。在地區(qū)分布上，以吉林最多，占全國儲量的上，以吉林最多，占全國儲量的54.8%54.8%，云南、福建、河北等地次之。礦床類型云南、福建、河北等地次之。礦床類型主要為火山物源沉積型礦床主要為火山物源沉積型礦床(吉林長白、吉林長白、山東臨胸、浙江嵊州市硅藻土礦等山東臨胸、浙江嵊州市硅藻土礦等)和和陸源沉積型陸源沉積型(云南尋甸、四川米易硅藻云南尋甸、四川米易硅藻土礦等土礦等)礦床。礦床。12每每1個個Si原子周圍結合原子周圍結合
4、4個個O原子，原子，Si在中心在中心,O在四個頂角在四個頂角.同時每同時每1個個O原子周圍結合原子周圍結合2個個Si原子相結合。原子相結合。硅原子硅原子SiO2四面體四面體二氧化硅中硅原子與氧原子個數(shù)比為二氧化硅中硅原子與氧原子個數(shù)比為1:2,用用SiO2來表示來表示二氧化硅的組成二氧化硅的組成,表示表示Si 與與O的原子個數(shù)比的原子個數(shù)比,不是分子式不是分子式,是是化學式?；瘜W式。二氧化硅的結構二氧化硅的結構13（3 3）二氧化硅的用途）二氧化硅的用途石英研缽石英研缽光導纖維光導纖維坩堝坩堝水晶水晶主要作裝飾、石英坩堝、光纖主要作裝飾、石英坩堝、光纖14水晶水晶15光光學學纖纖維維胃胃鏡鏡1
5、6石英、瑪瑙石英、瑪瑙17【思考與交流】根據根據SiOSiO2 2的存在和用途的存在和用途,請你分析以下問題請你分析以下問題:SiO:SiO2 2具有哪些物理性質具有哪些物理性質?化學穩(wěn)定性如何化學穩(wěn)定性如何?將將你的認識寫在下面的橫線上你的認識寫在下面的橫線上,并與同學交流。并與同學交流。物理性質物理性質:_:_化學穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性:_:_不溶于水不溶于水 硬度大硬度大 熔點高熔點高很穩(wěn)定很穩(wěn)定18討論討論：初中學過的酸性氧初中學過的酸性氧化物的通性包括哪些方面？化物的通性包括哪些方面？（以（以CO2為例）為例）19（4 4）SiOSiO2 2的化學性質的化學性質:酸性氧化物酸性氧化物SiO
6、SiO2 2 2NaOH=Na2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3 H H2 2O OSiOSiO2 2 CaO=CaSiOCaO=CaSiO3 3高溫高溫SiO2+2OH =SiO3 2-+H2O201、實驗室盛裝、實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞用橡膠塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能與玻璃中的溶液能與玻璃中的SiO2反應生成反應生成 Na2SiO3，使瓶塞部分粘結而無法打開。因此盛裝，使瓶塞部分粘結而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O圖
7、圖 4-6 實驗室盛放實驗室盛放NaOH溶液的試劑瓶溶液的試劑瓶21特性特性SiOSiO2 24HF=SiF4HF=SiF4 42H2H2 2O O 氫氟酸（氫氟酸（HFHF）是唯一能與是唯一能與SiOSiO2 2反應的酸反應的酸此反應常用于刻蝕玻璃。此反應常用于刻蝕玻璃。223、某同學根據某同學根據SiO2既可與堿反應既可與堿反應,也能與也能與氫氟氫氟酸反應酸反應,推斷推斷SiO2為兩性氧化物為兩性氧化物.是否正確是否正確?2、實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？、實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不 能用能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶
8、。玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。SiO2 4HF =SiF4 2H2O 此反應常用于雕刻玻璃此反應常用于雕刻玻璃 不正確。因為二氧化硅與氫氟酸反應生成不正確。因為二氧化硅與氫氟酸反應生成SiF4，SiF4不是鹽。不是鹽。23與鹽反應：NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2 CaCO CaCO3 3 +SiO+SiO2 2 =CaSiO=CaSiO3 3+CO+CO2 2 高溫高溫 高溫高溫弱氧化弱氧化性：性：SiOSiO2 2+2C=+2C=Si+2COSi+2CO高溫高溫24 二氧化碳二氧化碳 二氧化硅二氧化硅 狀態(tài)狀態(tài) 物理性質物
9、理性質化化學學性性質質與水反應與水反應與堿反應與堿反應與堿性氧與堿性氧化物反應化物反應與酸反應與酸反應 用用 途途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應不反應SiOSiO2 2 2NaOH2NaOH=NaNa2 2SiOSiO3 3 H2OH2OSiOSiO2 2CaO=CaSiOCaO=CaSiO3 3固固 態(tài)態(tài)熔點低熔點低氣氣 態(tài)態(tài)熔點高、硬度大熔點高、硬度大 SiOSiO2 2 4HF4HF=SiF=SiF4 4 2H2H2 2OO 人工降雨，滅火等人工降雨，滅火等 裝飾、石英坩堝、裝飾、石英坩堝、
10、光導纖維光導纖維小結：小結：二氧化硅的物理和化學性質二氧化硅的物理和化學性質高溫高溫252、硅酸、硅酸(H2SiO3)酸性較弱，比碳酸的酸性還弱。酸性較弱，比碳酸的酸性還弱。H2SiO3是一種白色膠狀物質，是一種白色膠狀物質，溶解度很小。溶解度很小。26CO2H2OH2CO3，但是，但是SiO2不能與不能與水直接化合成水直接化合成H2SiO3，這是一個特性。，這是一個特性。思考：剛才講到思考：剛才講到SiOSiO2 2不能直接和水不能直接和水化合成化合成H H2 2SiOSiO3 3，那怎樣制備那怎樣制備H H2 2SiOSiO3 3呢呢？27實驗實驗4-14-128（1）制取原理：較強酸制較
11、弱酸）制取原理：較強酸制較弱酸現(xiàn)象現(xiàn)象結論結論化學方化學方程式程式離子方離子方程式程式滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，同時有白色膠狀物質產生液紅色變淺至無色，同時有白色膠狀物質產生 a、Na2SiO3溶液呈堿性，溶液呈堿性，b、可溶性硅酸、可溶性硅酸鹽與鹽酸反應生成不溶于水的硅酸，鹽與鹽酸反應生成不溶于水的硅酸，c、先形、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠，成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠，d、靜置則形、靜置則形成硅酸沉淀。成硅酸沉淀。Na2SiO3+2HCl=2NaCl +H2SiO3（膠體）（膠體）SiO32-+2H+=H2SiO3（
12、膠體）（膠體）29（2 2）化學性質）化學性質:弱弱酸性：只能與強堿發(fā)生中和反應。酸性：只能與強堿發(fā)生中和反應。H H2 2SiOSiO3 3+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2O O不穩(wěn)定：受熱易分解。不穩(wěn)定：受熱易分解。H H2 2SiOSiO3 3 =H=H2 2O+SiOO+SiO2 230 生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經干成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠硅膠”。常常。常常用用做干燥劑。做干燥劑。（3）用途31神奇的硅橡膠神奇的硅橡膠 改變我們的改變我們的生活生活32硅橡膠簡介
13、:硅橡膠是含有硅氧鍵（Si-O）的線型高分子彈性體，因而具有很高的熱穩(wěn)定性。并具有優(yōu)異的耐臭氧老化、氧老化、光老化和天候老化的性能，同時具有優(yōu)良的電絕緣性能、防霉性能和高透氣性能，可以制作很多模型制品，如各種 O 型圈、墊片、皮碗、油封、活門、減震器及膜片等。由于硅橡膠具有生理惰性、無毒，與其他材料無粘著能力，并能經受多次蒸煮消毒的特點，廣泛用于醫(yī)療衛(wèi)生和食品工業(yè)方面，如人造心臟瓣膜、人造喉、人造血管、奶嘴和藥瓶塞等。作為各種電子管或電氣元件的涂層、密封，具有防潮、避塵、防震以及改進電性能的效果。33SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3Na2SiO3 +H2O+CO2=Na2
14、CO3+H2SiO3用什么實驗事實能夠證明用什么實驗事實能夠證明硅酸的酸性比碳酸弱？硅酸的酸性比碳酸弱？向可溶性硅酸鹽溶液中通入二氧化碳氣體，出現(xiàn)向可溶性硅酸鹽溶液中通入二氧化碳氣體，出現(xiàn)白色渾濁，即用白色渾濁，即用H2CO3可制得可制得H2SiO3，可證明，可證明H2SiO3 的酸性比的酸性比H2CO3弱。（強酸制弱酸）弱。（強酸制弱酸）34二、硅酸鹽1、定義：、定義：硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱 2、性質：、性質：硅酸鹽種類很多，大多數(shù)難溶于水，最常見的硅酸鹽種類很多，大多數(shù)難溶于水，最常見的可溶性硅酸鹽是可溶性硅酸鹽是Na2Si
15、O3，K2SiO3。3、表示方法：、表示方法：（1）化學式法：）化學式法：適用于簡單的硅酸鹽如：適用于簡單的硅酸鹽如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。等。35活潑金屬氧化物活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅二氧化硅水。氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其水。氧化物前系數(shù)配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù)。他元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù)。硅酸鈉：硅酸鈉：NaNa2 2SiOSiO3 3 Na Na2 2OSiOOSiO2 2 硅酸鈣：硅酸鈣：CaSiOCaSiO3 3 CaOSiO CaOSiO2 2高嶺石：高嶺石：AlA
16、l2 2(Si(Si2 2O O5 5)(OH)(OH)4 4 AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O 正長石：正長石：KAlSiOKAlSiO3 3不能寫不能寫 K K2 2OAlOAl2 2O O3 33SiO3SiO2 2，應寫成應寫成K K2 2OAlOAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2（2）氧化物法：）氧化物法：364、硅酸鹽在自然界的轉化、硅酸鹽在自然界的轉化 硅酸鹽礦石長期受到空氣中的二氧化硅酸鹽礦石長期受到空氣中的二氧化碳和水的侵蝕后碳和水的侵蝕后,逐漸風化分解逐漸風化分解,生成的可生成的可溶物質隨雨水流入江河、海洋，留下大溶物質隨雨水流
17、入江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤膠體，因其表面積巨量的黏土形成土壤膠體，因其表面積巨大且一般帶負電，能吸收大且一般帶負電，能吸收NH4+，K+等營等營養(yǎng)離子，從而具有保肥能力。養(yǎng)離子，從而具有保肥能力。硅酸鹽是如何具有保肥能力的？硅酸鹽是如何具有保肥能力的？375、硅酸鈉（、硅酸鈉（Na2SiO3）硅酸鈉是白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱水玻硅酸鈉是白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿，是一種無色粘稠的液體，是一種璃，又稱泡花堿，是一種無色粘稠的液體，是一種礦物膠礦物膠，黏性很強，可以作，黏性很強，可以作黏膠劑和木材防火劑。黏膠劑和木材防火劑。閱讀課本閱讀課本P77并并探究實
18、驗探究實驗4-2放入蒸餾水放入硅酸鈉飽和溶液 現(xiàn) 象 結 論 水分蒸發(fā)后燃燒水分蒸發(fā)后燃燒 水分蒸干后不燃燒水分蒸干后不燃燒硅酸鈉能防火硅酸鈉能防火水不能防火水不能防火（1）、硅酸鈉的物理性質）、硅酸鈉的物理性質38硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)什硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？么現(xiàn)象？為什么？硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)白色硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現(xiàn)白色渾濁。因為發(fā)生下列反應：渾濁。因為發(fā)生下列反應：（2）硅酸鈉化學性質）硅酸鈉化學性質 硅酸鈉的化學性質相對穩(wěn)定，不能燃硅酸鈉的化學性質相對穩(wěn)定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性好。燒，不易被腐蝕，熱穩(wěn)定性好。Na2SiO3
19、CO2H2ONa2CO3H2SiO339（3）用途）用途 可以作肥皂填料，還可以用做建筑、紙張的可以作肥皂填料，還可以用做建筑、紙張的黏合劑和木材、織物的防腐劑及防火劑黏合劑和木材、織物的防腐劑及防火劑與鹽反應與鹽反應與酸反應與酸反應Na2SiO3+2HCl=2NaCl +H2SiO3CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3 +2NaCl40無無機機非非金金屬屬材材料料硅硅酸酸鹽鹽產產品品陶瓷陶瓷水泥水泥玻璃玻璃41你能指出常見的硅酸鹽產品有哪些嗎你能指出常見的硅酸鹽產品有哪些嗎 4243湘鄉(xiāng)水泥廠 水泥是一種非常重要的建筑材料。水泥是一種非常重要的建筑材料。萬丈高樓平地起，穿針引線是水泥。萬
20、丈高樓平地起，穿針引線是水泥。44三三.硅酸鹽工業(yè)硅酸鹽工業(yè)（1）玻璃：普通玻璃普通玻璃:以純堿以純堿(Na(Na2 2COCO3 3)、石灰石和石英、石灰石和石英(SiO(SiO2 2)為原料，經混合、粉碎，在玻璃窯中熔為原料，經混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得。融制得。有關反應的化學方程式：有關反應的化學方程式：NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2=Na=Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2=CaSiO=CaSiO3 3+CO+CO2 2主要成分：主要成分：NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiO
21、SiO2 2(Na(Na2 2OCaO6SiOOCaO6SiO2 2)4546（2 2）水泥：）水泥：以黏土和石灰石為主要原料以黏土和石灰石為主要原料 經研磨、混合后在經研磨、混合后在水泥回轉窯中煅燒，水泥回轉窯中煅燒，再加入適量石膏，研再加入適量石膏，研成細粉就得到水泥。成細粉就得到水泥。石膏的作用是調節(jié)石膏的作用是調節(jié)水泥硬化速度。水泥硬化速度。47（3 3）傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷：傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷是以傳統(tǒng)硅酸鹽陶瓷是以黏土為原料，經黏土為原料，經高溫燒結而成。日常生活中常見的陶瓷有高溫燒結而成。日常生活中常見的陶瓷有日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具等。日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具等。48
22、49瓷器是中華文明的象征。在許多拉丁語系國家中，“瓷器”和“中國”都以“CHINA”用同一字母拼音表示。我國素有“瓷都”之稱的地方 江西景德鎮(zhèn)。江西景德鎮(zhèn)所燒制的薄胎瓷器被譽為：“潔如玉、明如鏡、薄如紙、聲如罄?！?05152（4 4）具有特殊功能的含硅物質：）具有特殊功能的含硅物質：碳化硅碳化硅 （SiCSiC俗稱金剛砂），具有俗稱金剛砂），具有金剛石的結構。硬度很大，用金剛石的結構。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。作砂紙、砂輪的磨料。硅鋼硅鋼 （鐵合金）導磁性良好，（鐵合金）導磁性良好，用作變壓器鐵芯。用作變壓器鐵芯。53硅橡膠硅橡膠最好的既耐高溫又最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠。耐低溫的橡
23、膠。分子篩分子篩具有均勻微孔結構具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽。的鋁硅酸鹽。54新型無機非金屬材料：新型無機非金屬材料：新型陶瓷新型陶瓷高溫結構陶瓷、壓電陶瓷高溫結構陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導陶瓷等透明陶瓷、超導陶瓷等55新型無機非金屬材料：1、新型無機非金屬材料的特征：（1）耐高溫、強度高；（2）具有電學性質；（3）具有光學性質；（4）具有生物功能；562 2、結構材料、結構材料高溫結構陶瓷：高溫結構陶瓷：(1)(1)氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷(人造剛玉人造剛玉)：氧化鋁透明陶瓷管氧化鋁陶瓷制品57 高壓鈉燈的燈管就是用氧化鋁陶瓷制作的。高壓鈉燈是發(fā)光效率很高的一種電光源，光色金白，在它的燈光下看物
24、清晰，不刺眼。平均壽命長達1萬小時2萬小時，比高壓汞燈壽命長2倍，是白熾燈手民能夠的10倍，是目前壽命最長的燈。585960生生物物陶陶瓷瓷61結結構構陶陶瓷瓷62氧化鋁氧化鋁(Al2O3)陶瓷陶瓷氮化硅氮化硅(Si3N4)陶瓷陶瓷63課堂練習1.地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物不具有的性質是（合物不具有的性質是（）A.熔點很高熔點很高 B.與水反應生成對應的酸與水反應生成對應的酸 C.可與燒堿反應生成鹽可與燒堿反應生成鹽 D.堅硬堅硬2.要除去要除去SiO2中混有的少量中混有的少量CaO雜質，最適宜的雜質，最適宜的試劑是（試劑是（）A.純堿
25、溶液純堿溶液 B.鹽酸鹽酸 C.硫酸硫酸 D.苛性鈉溶液苛性鈉溶液3、下列試劑能貯存在磨口玻璃塞試劑瓶里的是（、下列試劑能貯存在磨口玻璃塞試劑瓶里的是（）A.HF溶液溶液 B.KOH溶液溶液 C.鹽酸鹽酸 D.水玻璃水玻璃BAC64三、硅單質三、硅單質(晶體硅是良好的半導體材料晶體硅是良好的半導體材料)1.1.硅的存在和狀態(tài)：硅的存在和狀態(tài)：(1)(1)在自然界中硅元素只有化合態(tài)，無游離態(tài)；在自然界中硅元素只有化合態(tài)，無游離態(tài)；(2)(2)與碳相似，單質硅也有晶體硅和無定形硅。與碳相似，單質硅也有晶體硅和無定形硅。2.2.物理性質：物理性質：單質硅是灰黑色，有金屬光澤、硬而脆單質硅是灰黑色，有
26、金屬光澤、硬而脆的固體，熔沸點較高。的固體，熔沸點較高。653.3.化學性質：化學性質：在常溫下在常溫下,硅的化學性質不活潑硅的化學性質不活潑,除氟氣、氫氟酸除氟氣、氫氟酸和強堿外和強堿外,硅不跟其他物質如氧氣、氯氣、硫酸、硅不跟其他物質如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等起反應。即：硝酸等起反應。即：4.4.工業(yè)制粗硅：工業(yè)制粗硅：SiOSiO2 2+2C=Si+2CO+2C=Si+2CO粗硅提純：粗硅提純：Si+2ClSi+2Cl2 2=SiCl=SiCl4 4SiClSiCl4 4+2H+2H2 2=Si+4HCl=Si+4HCl高溫高溫高溫高溫高溫高溫 Si+4HF=SiFSi+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2 Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2Si+OSi+O2 2=SiO=SiO2 2665.5.硅的用途硅的用途硅芯片是各種計算機、硅芯片是各種計算機、微電子產品的核心。微電子產品的核心。硅太陽能電池硅太陽能電池67
化學：411《二氧化硅和硅酸》課件1新人教必修
