二氧化硅和硅酸

第四章非金屬及其化合物非金屬氧、硅氮、氧NaCl構(gòu)成地殼的骨架空氣的主要元素SO2、NO2、CO影響大氣質(zhì)量的氣態(tài)氧化物人體生理必需的食用鹽

硅的化合物構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤,約占地殼質(zhì)量的90%以上。硅的廣泛存在第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅硅和碳的原子結(jié)構(gòu)

碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素SiC第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅硅是一種親氧元素,在自然界中它總是與氧相互化合的(與碳不同)氧化物硅酸鹽存在形式無(wú)游離態(tài)第一節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角——硅天然SiO2

結(jié)晶形（石英）無(wú)定形（硅藻土）純凈的SiO2晶體叫做水晶具有彩色環(huán)帶狀或?qū)訝畹慕鞋旇?、二氧化硅的存在一、二氧化硅（SiO2）晶體二氧化硅無(wú)定形二氧化硅晶瑪瑙SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖2.二氧化硅的結(jié)構(gòu).SiO2原子晶體SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖SiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定

一、二氧化硅（SiO2）3、二氧化硅的物理性質(zhì)物質(zhì)SiO2CO2狀態(tài)(常溫)氣體熔點(diǎn)-56.6℃

沸點(diǎn)-78.5℃

溶解性1：1硬度固體1610℃2230℃不溶大一、二氧化硅（SiO2）3、二氧化硅的物理性質(zhì)

堅(jiān)硬難熔的固體，不溶于水，不導(dǎo)電。純凈的二氧化硅晶體無(wú)色透明。一、二氧化硅（SiO2）4、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)①酸性氧化物a.與堿反應(yīng)：SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2Ob.與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2＋CaO==CaSiO3高溫思考：為什么實(shí)驗(yàn)室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞?因?yàn)閴A液會(huì)跟玻璃塞中的SiO2反應(yīng)，生成的硅酸鹽會(huì)把試劑瓶和玻璃塞粘連在一起。SiO2

＋2OH－=SiO32－＋H2O一、二氧化硅（SiO2）一、二氧化硅（SiO2）4、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)②高溫下與碳單質(zhì)反應(yīng)：SiO2+2C==Si+2CO↑高溫工業(yè)上用此反應(yīng)制備粗硅氧化產(chǎn)物是CO而不是CO2SiO2+3C==SiC+2CO↑高溫（弱氧化性）一、二氧化硅（SiO2）4、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)SiO2Si價(jià)值5元的沙子價(jià)值5000元的芯片用戶沙灘點(diǎn)沙成金一、二氧化硅（SiO2）4、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)③特性：SiO2+4HF=SiF4↑

+2H2O思考：2.為什么HF溶液不能用玻璃瓶存放?1.SiO2是不是兩性氧化物?能與氫氟酸反應(yīng)一、二氧化硅（SiO2）雕刻巧匠氫氟酸

玻璃光滑堅(jiān)硬，用什么刀子能雕刻出這些花紋圖案和刻度呢？當(dāng)然用普通刀子是不能完成這一工藝的。說(shuō)來(lái)有趣，找到能夠在玻璃上自如地雕刻的特殊“刀子”，還是從發(fā)現(xiàn)一種會(huì)“啃”玻璃的化學(xué)物質(zhì)開(kāi)始的。

一、二氧化硅（SiO2）4、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)④高溫下與碳酸鹽反應(yīng)SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2↑高溫SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2↑高溫工業(yè)上制玻璃的反應(yīng)原理一、二氧化硅（SiO2）5、二氧化硅的用途飾物現(xiàn)代通信光導(dǎo)纖維光學(xué)纖維胃鏡石英坩堝二氧化碳二氧化硅狀態(tài)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與水與堿與堿性氧化物與酸用途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應(yīng)SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O固態(tài)熔沸點(diǎn)低氣態(tài)熔沸點(diǎn)高、硬度大——

SiO2

＋4HF=SiF4↑＋2H2O

人工降雨，滅火等

裝飾、石英坩堝、光纖等二氧化碳和二氧化硅的物理化學(xué)性質(zhì)及用途比較高溫二、硅酸（H2SiO3）

硅酸是一種不溶于水的弱酸，酸性比碳酸還弱，不能使指示劑變色。討論：能用SiO2與水反應(yīng)制得嗎？由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通過(guò)可溶性硅酸鹽與其它酸反應(yīng)制得的。如何制得硅酸？二、硅酸（H2SiO3）二、硅酸（H2SiO3）實(shí)驗(yàn)4-1在試管中加入3-4mLNa2SiO3溶液，滴入1-2滴酚酞溶液，再逐滴加入稀鹽酸溶液，邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時(shí)停止。觀察現(xiàn)象。1、硅酸的制備二、硅酸（H2SiO3）現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式溶液呈紅色,加入鹽酸溶液紅色變淺并接近消失時(shí),有白色膠狀物質(zhì)生成.硅酸是通過(guò)可溶性硅酸鹽與其它酸反應(yīng)制得的。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl若改變操作順序或鹽酸過(guò)量，則會(huì)生成硅酸沉淀：Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl討論：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明硅酸的酸性比碳酸弱？向Na2SiO3溶液里通入少量CO2氣體:Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3若通入CO2氣體過(guò)量:Na2SiO3+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2NaHCO3二、硅酸（H2SiO3）二、硅酸（H2SiO3）2、化學(xué)性質(zhì)H2SiO3==SiO2+H2O△①硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：2、硅酸（H2SiO3）2、化學(xué)性質(zhì)2NaOH+H2SiO3==Na2SiO3+2H2O②硅酸與堿溶液反應(yīng)：硅膠多孔，吸水能力強(qiáng)，常用作干燥劑吸水二、硅酸（H2SiO3）Theend!三、硅酸鹽硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一般都不溶于水。三、硅酸鹽硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一般都不溶于水。1.硅酸鈉（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗稱為水玻璃，可制備硅膠、木材防火劑等三、硅酸鹽放入蒸餾水現(xiàn)象結(jié)論放入Na2SiO3溶液硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一般都不溶于水。1.硅酸鈉（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗稱為水玻璃，可制備硅膠、木材防火劑等實(shí)驗(yàn)4-2三、硅酸鹽放入蒸餾水現(xiàn)象結(jié)論水份蒸發(fā)后燃燒放入Na2SiO3溶液水份蒸發(fā)后不燃燒硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一般都不溶于水。1.硅酸鈉（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗稱為水玻璃，可制備硅膠、木材防火劑等實(shí)驗(yàn)4-2三、硅酸鹽放入蒸餾水現(xiàn)象結(jié)論水份蒸發(fā)后燃燒放入Na2SiO3溶液水份蒸發(fā)后不燃燒水份蒸發(fā)后，失去防火作用防火效果好用作防火劑硅酸鹽的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，一般都不溶于水。1.硅酸鈉（Na2SiO3）溶于水，其水溶液俗稱為水玻璃，可制備硅膠、木材防火劑等實(shí)驗(yàn)4-2硅酸鹽表示方法：硅酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了方便記憶和計(jì)算，常用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成原則：金屬氧化物（較活潑較不活潑）——非金屬氧化物方法：1、找組成元素2、寫(xiě)成氧化物的形式3、原子個(gè)數(shù)比不變4、檢查有無(wú)遺漏2.硅酸鹽組成表示三、硅酸鹽Na2O·SiO2

2.硅酸鹽組成表示三、硅酸鹽Na2O·SiO2

3MgO·CaO·4SiO22.硅酸鹽組成表示三、硅酸鹽Na2O·SiO2

3MgO·CaO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO22.硅酸鹽組成表示三、硅酸鹽Na2O·SiO2

3MgO·CaO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2CaO·Na2O·6SiO22.硅酸鹽組成表示三、硅酸鹽Na2O·SiO2

3MgO·CaO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2CaO·Na2O·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O2.硅酸鹽組成表示三、硅酸鹽Na2O·SiO2

3MgO·CaO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2CaO·Na2O·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2O2.硅酸鹽組成表示三、硅酸鹽無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃3.硅酸鹽產(chǎn)品三、硅酸鹽硅酸鹽產(chǎn)品簡(jiǎn)介：產(chǎn)品主要原料主要設(shè)備反應(yīng)條件主要反應(yīng)或主要成分主要性質(zhì)水泥粘土、石灰石、(石膏)適量水泥回轉(zhuǎn)窯高溫硅酸三鈣：3CaO·SiO2硅酸二鈣：2CaO·SiO2鋁酸三鈣：3CaO·Al2O3水硬性玻璃純堿石灰石石英玻璃窯高溫碳化硅(金剛砂,SiC)：硬度大硅鋼：高導(dǎo)磁性硅橡膠：良好的彈性分子篩：吸附劑、催化劑傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥新型無(wú)機(jī)非金屬材料：新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等高壓鈉燈透明氧化鋁陶瓷湖南省長(zhǎng)沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校生物陶瓷應(yīng)用湖南省長(zhǎng)沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校用高溫結(jié)構(gòu)陶瓷做的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片湖南省長(zhǎng)沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校三、硅單質(zhì)硅有晶體硅和無(wú)定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。熔沸點(diǎn)很高、硬度很大（結(jié)構(gòu)類似金剛石）、是半導(dǎo)體。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。1、主要物理性質(zhì)：2、化學(xué)性質(zhì)：常溫下硅單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不活潑（1）常溫下

只和F2

、HF、強(qiáng)堿反應(yīng)Si+2F2===SiF4Si+4HF===SiF4+2H2

Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2（2）加熱時(shí)能和O2反應(yīng)Si+O2====SiO2△3、用途：半導(dǎo)體材料、制合金、制太陽(yáng)能電池等硅的工業(yè)制法1、制粗硅SiO2+2C=Si+2CO↑Δ2、粗硅提純Si+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si+4HClΔ隨堂練習(xí)：1、熔融燒堿應(yīng)選用的器皿是()

A.石英坩堝B.生鐵坩堝C.普通玻璃坩堝D.陶瓷坩堝2、下列說(shuō)法正確的是()A.硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，在自然界中可以以游離態(tài)存在B.二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C.二氧化硅溶于水顯酸性D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸BB3．要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（）A．純堿溶液B．鹽酸C．硫酸D．苛性鈉溶液

4．下列反應(yīng)能說(shuō)明二氧化硅是酸性氧化物的是（）A．SiO2+2C=====Si+2CO↑B．SiO2+2NaOH=====Na2SiO3+H2OC．SiO2+4HF=====SiF4↑+2H2OD．SiO2+CaCO3=====CaSiO3+CO2↑5．下列物質(zhì)中，不能用玻璃瓶來(lái)盛裝的是（）A．燒堿溶液B．濃硫酸C．氫氟酸D．碳酸鈉溶液

B

B

C6．制造光導(dǎo)纖維的主要原料是（）A．晶體硅B．二氧化硅C