第一节无机非金属材料的主角——硅

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1、第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物第一节第一节 无机非金属材料的无机非金属材料的主角主角硅硅 硅在地壳中的含量为硅在地壳中的含量为26.3%26.3%，仅次于氧。硅的氧化物，仅次于氧。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的地壳质量的90%90%以上。在无机非金属材料中，硅一直扮演以上。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要的角色。硅及其化合物都有哪些性质和用途呢？着主要的角色。硅及其化合物都有哪些性质和用途呢？美国硅谷美国硅谷1.1.掌握掌握SiSi、SiOSiO2 2、H H2 2SiOSiO3 3的

2、主要性质。的主要性质。（重点）（重点）2.2.认识认识SiSi、SiOSiO2 2、H H2 2SiOSiO3 3的用途。的用途。3.3.了解硅酸盐的主要性质。了解硅酸盐的主要性质。无定形无定形硅藻土硅藻土天天然然的的 SiOSiO2 2 1.1.二氧化硅（二氧化硅（SiOSiO2 2）（1 1）二氧化硅的存在）二氧化硅的存在一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸结晶形（石英晶体）结晶形（石英晶体）水晶水晶玛瑙玛瑙统称硅石统称硅石（2 2）二氧化硅的结构）二氧化硅的结构SiOSiO2 2是由是由SiSi和和O O按按1 1：2 2的比例组成的立体空间的比例组成的立体空间网状结构，没有网状结构，没

3、有SiOSiO2 2 分子存在，只存在硅、分子存在，只存在硅、氧原子。氧原子。SiOSiO2 2的晶体结构图的晶体结构图【科学视野】石英研钵石英研钵光导纤维光导纤维（3 3）二氧化硅的用途）二氧化硅的用途坩埚坩埚水晶水晶根据根据SiOSiO2 2的存在和用途的存在和用途, ,请你分析以下问题请你分析以下问题:SiO:SiO2 2具具有哪些物理性质有哪些物理性质? ?化学稳定性如何化学稳定性如何? ? 将你的认识写将你的认识写在下面的横线上在下面的横线上, ,并与同学交流。并与同学交流。物理性质物理性质:_:_化学稳定性化学稳定性:_:_不溶于水不溶于水 硬度大硬度大 熔点高熔点高很稳定很稳定【

4、思考与交流】SiOSiO2 2 2NaOH = Na2NaOH = Na2 2SiOSiO3 3 H H2 2O O（4 4）SiOSiO2 2的化学性质的化学性质: : 酸性氧化物酸性氧化物SiOSiO2 2 CaOCaO = CaSiO = CaSiO3 3高温高温实验室盛装实验室盛装NaOHNaOH溶液的试剂瓶为什么用溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？橡胶塞而不用玻璃塞？【提示提示】因为玻璃中含有因为玻璃中含有SiOSiO2 2，会与，会与NaOHNaOH溶液反应溶液反应生成硅酸钠，使瓶塞与瓶口粘在一起而打不开。生成硅酸钠，使瓶塞与瓶口粘在一起而打不开。【想一想】特性特性SiOSi

5、O2 24HF=SiF4HF=SiF4 42H2H2 2O O 氢氟酸（氢氟酸（HFHF）是唯一能与是唯一能与SiOSiO2 2反应的酸反应的酸此反应常用于刻蚀玻璃。此反应常用于刻蚀玻璃。由于由于SiOSiO2 2既可与碱反应既可与碱反应, ,也可与氢氟酸反应也可与氢氟酸反应, ,所以所以SiOSiO2 2为两性氧化物，这种说法是否正确为两性氧化物，这种说法是否正确? ?【提示提示】这种说法不正确。这种说法不正确。 SiOSiO2 2虽然能与虽然能与氢氟酸反应，但产物氢氟酸反应，但产物SiFSiF4 4不是盐，所以不是盐，所以SiOSiO2 2只是酸性氧化物。只是酸性氧化物。【想一想】与盐反应

6、：与盐反应： 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 高温高温 高温高温弱氧化性：弱氧化性：SiOSiO2 2 + 2C = + 2C = Si + 2COSi + 2CO高温高温2.2.硅酸（硅酸（H H2 2SiOSiO3 3）(1)(1)制取：制取：制取原理：制取原理：较强酸制较弱酸。较强酸制较弱酸。现象：现象：滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液由红

7、色变浅至无色，同时有白色胶状酸，溶液由红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产生。物质产生。化学方程式：化学方程式：NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=2NaCl+H+2HCl=2NaCl+H2 2SiOSiO3 3分析以上制取原理，若将分析以上制取原理，若将COCO2 2通入通入 NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中有溶液中有何现象何现象? (? (提示提示: : 碳酸的酸性强于硅酸的酸性碳酸的酸性强于硅酸的酸性) ) 【提示提示】有白色胶状沉淀产生。由于碳酸的酸性强有白色胶状沉淀产生。由于碳酸的酸性强于硅酸，所以会发生反应：于硅酸，所以会发生反应： NaNa2 2SiOSiO3 3+

8、H+H2 2O+COO+CO2 2=Na=Na2 2COCO3 3+H+H2 2SiOSiO3 3 【想一想】H H2 2SiOSiO3 3 + 2NaOH = Na+ 2NaOH = Na2 2SiOSiO3 3 + 2H+ 2H2 2O O不稳定：受热易分解。不稳定：受热易分解。 H H2 2SiOSiO3 3 = H= H2 2O + SiOO + SiO2 2（2 2）化学性质）化学性质: :弱弱酸性：只能与强碱发生中和反应。酸性：只能与强碱发生中和反应。 生成的硅酸逐渐聚生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经合而形成硅酸溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干干燥脱水就形成硅酸干胶，称为胶，称为“

9、硅胶硅胶”。常。常常用作干燥剂。也可用常用作干燥剂。也可用作催化剂的载体。作催化剂的载体。（3 3）用途）用途硅酸盐硅酸盐结构复杂，一般不溶于水，化学性质很结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定。稳定。（一）定义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组（一）定义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。成的化合物的总称。三、硅酸盐三、硅酸盐（二）组成表示：活泼金属氧化物（二）组成表示：活泼金属氧化物. .较活泼金属较活泼金属氧化物氧化物. .二氧化硅二氧化硅. .水（练习：导学水（练习：导学 活学活用活学活用1 1）（三）最简单的硅酸盐：硅酸钠（三）最简单的硅酸盐：硅酸钠（NaNa2 2SiOSi