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第一节


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 (第2课时)

硅酸盐组成的表示:
硅酸盐种类繁多,结构复杂,组成各异,通常用二氧 化硅和金属氧化物的组合形式表示。
(活泼金属氧化物+较活泼金属氧化物+二氧化硅+水)

例如:Na2SiO3

:

Na

2O· 2 SiO


Al2(Si2O5)(OH)4
(高岭石) 钙沸石

Al2O3· 2· 2O 2SiO 2H
CaO· 2O3· Al 3SiO2· 2O 3H

Ca(Al2Si3O10)· 2O 3H
KAlSi3O8
正长石

K2O· 2O3· Al 6SiO2

硅酸盐氧化物组成的书写规律:
1.各元素写成相应的氧化物,元素的价态保持 不变。

2. 顺序按先金属后非金属,金属元素中按金属 活动顺序表依次排列,中间用“?”间隔。 3.注意改写后应与原来化学式中的原子个数比 不变。

实验4-2
放入蒸馏水 现象 结论 当水分蒸 发后燃烧 放入Na2SiO3饱和溶液 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

(制备木材防火剂的原料)

学案思考2. 归纳硅酸钠的性质和用途。
硅酸钠的性质:

相对稳定,不能燃烧,不易腐蚀, 水溶液呈碱性。 硅酸钠的用途:
1.水溶液有粘性,做粘合剂。 2.作防火剂。 3.做肥皂填充剂。

动动脑

结合人类居所的变迁, 联系本节内容,谈谈 你的感想。

水泥和玻璃
生产原料 设备名称 生产条件 玻璃 水泥
纯碱、石灰 玻璃窑 石、石英 黏土、石灰 水泥回转 石、石膏 窑 熔融 煅烧

人面鱼纹盆

秦砖

汉瓦

兵马俑

明长城

瓷器

动动脑

说说古代陶瓷对人类文 明发展的重要作用。

透明陶瓷 高压钠灯管

生物陶瓷

人造骨

具有特殊功能的含硅物质:

金刚砂
硅钢

硅橡胶

生物陶瓷

三. 硅单质(晶体硅是良好的半导体材料)

硅单质
物 理 性 质

硅的性质
硅有晶体硅和无定形硅两种。晶 体硅是灰黑色、有金属光泽、硬 而脆的固体。

?晶体硅的结构类似于金刚石,熔
点(1410)和沸点都很高,硬度大。

导电性介于导体和绝缘体之间。
?常温下硅单质的化学性质不活泼

用途:
集成电路、晶体管、硅整流器等半导 半导体晶体管及芯 体材料,还可以制成太阳能电池、硅 片的出现,促进了 的合金可用来制造变压器铁芯等。 信息技术革命.

小 结:
传统无机非金属材料
1.无机非金属材料 新型无 机非金属材料 2.硅酸钠的性质和用途 3.单质硅的性质和用途

学案思考3.实验室存放氢氧化钠和碳酸 钠的试剂瓶为什么不能用玻璃塞?

二、硅酸盐
硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。

结构复杂,一般不溶于水,化学性质很稳定
1、最简单的硅酸盐: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。还可以作为矿物胶。

硅的用途
半导体晶体管及芯 ? 作为良好的半导体材料,硅可用来制造集成电 片的出现,促进了 信息技术革命. 路、晶体管、硅整流器等半导体器件,还可以
制成太阳能电池,可制成有良好导磁性、耐酸 性的合金。

具有特殊功能的含硅物质:

a、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。 b、硅 钢 (铁合金) 导 磁性良好, 用作变压器 铁芯。

硅橡胶:

分子筛:
具有均匀微孔 结构的铝硅酸盐。

硅的工业制法
1、制粗硅
SiO2+2C=Si+2CO↑ 2、粗硅提纯
Δ Δ

Si+2Cl2=SiCl4
SiCl4+2H2=Si+4HCl

5、工业制粗硅:
SiO2+2C===Si+2CO↑
粗硅提纯:
+C 高温

Si+2Cl2===SiCl4
SiCl4+2H2===Si+4HCl
高温

高温

SiO2

高温

粗硅

+Cl2 高温

SiCl4

精馏+H2 高温

Si(纯硅)

阅读: 硅的用途(P79~P80)

2、硅酸盐工业
1)玻璃:
(SiO2 ) 普通玻璃: 以纯碱 (Na2CO3)、石灰石和石英 为原料,经混合、粉碎,在玻璃窑中熔融 制得。 有关反应化学方程式:
高温 Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑ 高温 CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑

主要成分: Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 (Na2O?CaO?6SiO2)

一些特种玻璃的性质和用途
种类 特性 窗玻璃、玻璃器皿等 化学仪器;高压水银灯、紫外灯的灯壳等 用途 普通玻璃 在较低温度下易软化 石英玻璃 膨胀系数小、耐酸碱、 强度大、滤光 光学玻璃 光性能好、有折光和色 散性 玻璃纤维 耐腐蚀、不怕烧、不导 电、不吸水、隔热、吸 声、防虫蛀

眼镜片;照相机、显微镜、望远镜、用凹凸透镜 等光学仪器 宇航员的衣服、玻璃钢等

钢化玻璃 耐高温、耐腐蚀、强度 大、质轻、抗震裂

运动器材;微波通信器材;汽车、火车窗玻璃等

普通玻璃

普通钢

玻璃钢

主要组成元素 或物质

Na2SiO3、 CaSiO3、SiO2

Fe、C、Mn、Si 等

玻璃纤维和合成树 脂

材料类别
性质特点

传统无机非金属 材料
无固定熔点、易 软化、易破碎

金属材料或合金
坚硬、有韧性、 有弹性

复合材料
重量轻、强度高、 耐水、耐磨、耐腐 蚀、产品美观

用途

建筑材料、制化 制钢轨、钢丝、 生产游乐车、运输 学仪器、窗玻璃、 机器零件、刀具、 罐、餐桌、船体、 玻璃器皿等 建筑工业、化工 汽车车身、印刷电 生产、医疗器械 路板、排水管道 制造

2)水泥:
以黏土和石灰石为主要原料
经研磨、混合后在水泥回转炉中煅烧, 再加入适量石膏,研成细粉就得到水泥。 ? 石膏—作用是调节水泥硬化速度。
?

3)陶瓷:(传统硅酸盐陶瓷)
主要原料:粘土;经高温烧结而成。

日用器皿、建筑饰材、卫生洁具

大规模集成电路

太阳能电池

3、化学性质:

不活泼

(1)常温下: ① Si+4HF=SiF4+2H2↑ ② Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑ ③ Si+2F2=SiF4 注:与酸(除HF)不反应,其它氧化剂,如Cl2、 O2、H2SO4、HNO3等常温下都不与硅起反应。

(2)加热时:与某些非金属反应。
Si+O2==SiO2
4、用途:半导体材料

1. 将过量的CO2分别通入:
① CaCl2溶液; ② Na2SiO3溶液;③ Ca(OH)2溶 液;④ 饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉 淀析出的是 ( B ) A.①②③④ B.②④

C.①②③

D.②③

2.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质,最适宜的试 剂是 ( B ) A. 纯碱溶液 C. 硫酸 B. 盐酸 D. 苛性钠溶液

3.下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是 A.SiO2 +2C===Si+2CO↑

B

B.SiO2 +2NaOH===Na2SiO3+H2O
C.SiO2 +4HF===SiF4↑+2H2O D.SiO2 +CaCO3===CaSiO3+CO2↑ 4.下列物质中,不能用玻璃瓶来盛装的是 C A. 烧碱溶液 C. HF氢氟酸 B. 浓硫酸 D. 碳酸钠溶液

6.制造光导纤维的主要原料是
A.晶体硅 C. 石墨 7.下列叙述正确的是 B.二氧化硅 D.硅酸钠

B

C

A.自然界存在大量单质硅 B.SiO2 与任何酸都不起反应 C.光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传输

D.SiO2 的化学性质活泼,能与很多物质发生化 学反应

硅与氢氧化钠溶液反应实质:
Si + 2H2O = SiO2 + 2H2↑ + SiO2 + 2 NaOH= Na2SiO3 + H2O Si + 2NaOH + H2O = 2Na2SiO3 + 2H2↑ 若要标出电子转移的方向和数目, 反应中生成的水不能约去:
4e-

Si + 2NaOH + 2H2O = Na2SiO3 + 2H2↑+ H2O


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