巍巍昆侖山 氣勢磅礴的泰山 奇峰峻嶺的黃山 廣袤無垠的塔克拉瑪干沙漠 美麗的長江三角洲 無機非金屬材料的主角 硅 1 寫出C Si的原子結構示意圖 分析它們在結構上有何共同點 原子結構示意圖 主要化合價 2 4 4 4 硅在地殼中的含量僅次于 自然界中它容易與 化合 是一種親 元素 硅元素的主要存在形式是 氧 氧 氧 二氧化硅和硅酸鹽 一 二氧化硅和硅酸 1 二氧化硅 SiO2 1 二氧化硅的存在 結晶形 石英晶體 無定形 硅藻土 2 SiO2的結構 SiO2的基本結構單元是 體 每個Si周圍結合 個O Si在中心 O在4個頂角 許多這樣的四面體又通過頂角的O相連 每個O為兩個四面體所共有 即每個O跟 個Si結合 實際上 SiO2晶體是由Si和O按 的比例所組成的 結構的晶體 四面 4 2 1 2 立體網狀 金剛石的空間結構 3 二氧化硅的用途 光導纖維 石英坩堝 石英玻璃 石英表 建筑材料 水晶和瑪瑙 光導纖維 主要成分 二氧化硅 光纖通信有哪些優點呢 1 信息量大 2 質量輕 不怕腐蝕 4 成本低 3 性能好 抗電磁干擾 4 SiO2的性質 固體 氣體 高 低 不溶 溶于水 大 Si原子和O原子按1 2組成的立體網狀結構的晶體 無SiO2分子 CO2分子 思考 為什么SiO2和CO2的物理性質相差很大 均屬于酸性氧化物 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O CO2 H2O H2CO3 不反應 SiO2 4HF SiF4 2H2O 不反應 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 問題探究 1 實驗室盛放NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞 你知道是為什么嗎 玻璃的成分中含有SiO2 SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 生成黏性的Na2SiO3 使玻璃塞打不開 2 實驗室能否用用玻璃瓶盛裝氫氟酸 HF 不能 會發生反應而腐蝕玻璃 SiO2 4HF SiF4 2H2O 應用塑料瓶 3 一般玻璃是光滑透明的 但是也常見到一些玻璃制品 畫有許多美麗的圖案 這些圖案是怎么繪上去的 2 硅酸 H2SiO3 1 制取 較強酸制較弱酸 溶液變為紅色溶液由紅色變無色 產生白色膠狀物質沉淀溶解 a Na2SiO3溶液呈堿性 b 硅酸鈉與鹽酸反應生成白色膠狀沉淀硅酸 硅酸是一種弱酸 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 將硅酸鈉加水溶解 滴加幾滴酚酞 向硅酸鈉中滴加鹽酸 再滴加NaOH溶液 H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 硅酸的顏色 狀態 水溶性 硅酸能形成 溶液 白色 膠體 不溶 硅酸的酸性與鹽酸比較 誰的酸性比較強 那與碳酸比較呢 如何通過實驗驗證你的猜想 將CO2通入Na2SiO3溶液中 現象 有白色膠狀物質產生 結論 硅酸的酸性弱于碳酸 Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 Na2CO3 酸性強弱比較 HCl H2CO3 H2SiO3 固體 硅酸會逐漸聚合而形成膠體溶液 硅酸溶膠 硅酸溶膠濃度較大時 則形成軟而透明 膠凍狀的硅酸凝膠 硅酸凝膠經干燥脫水后得到多孔的硅酸干凝膠 稱為 硅膠 硅膠多孔 吸附水分能力強 常用作實驗室和食品 藥品的干燥劑 也可用作催化劑的載體 硅膠產品 二 硅酸鹽 硅酸鹽是由硅 氧和金屬組成的化合物的總稱 在自然界中分布極廣 它們是一大類結構復雜的固態物質 大多數不溶于水 化學性質很穩定 1 硅酸鹽組成的表示方法 1 鹽化學式法 如 硅酸鈉Na2SiO3 硅酸鈣CaSiO3 此法用于組成較簡單的硅酸鹽 2 鹽氧化物法 對于復雜的硅酸鹽 通常用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成 活潑金屬氧化物 較活潑金屬氧化物 二氧化硅 水氧化物之間用 隔開 如 Na2SiO3Al2 Si2O5 OH 4 Na2O SiO2Al2O3 2SiO2 2H2O Ca Al2Si3O10 3H2O CaO Al2O3 3SiO2 3H2O 2 最簡單的硅酸鹽 硅酸鈉 Na2SiO3 1 物理性質 硅酸鈉是一種無色晶體 熔點高 易溶于水 水溶液俗稱 水玻璃 2 化學性質硅酸鈉的水溶液呈堿性 在空氣中易吸收CO2變質 因此要密封保存 Na2SiO3 CO2 H2O H2SiO3 Na2CO3 當水分蒸發后燃燒 當水分蒸發后不易燃燒 用水玻璃浸泡過的物質可防火 實驗4 2 4 用途 用作黏合劑 木材或織物防火劑 肥皂填料 3 傳統的三大硅酸鹽產品 陶瓷 玻璃 水泥 1 水泥 以黏土和石灰石為主要原料 石膏 調節水泥硬化速度 主要設備 水泥回轉窯 反應條件 高溫 2 玻璃 以純堿 石灰石和石英為原料反應條件 高溫主要設備 玻璃窯 主要成分 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 3 傳統硅酸鹽陶瓷 以粘土為原料 經高溫燒結而成 玻璃 水泥 陶瓷生產的共同點 都在高溫下發生了復雜的物理化學變化 原料都含硅 產品都含硅酸鹽 且都是混合物 4 具有特殊功能的含硅物質 碳化硅 SiC俗稱金剛砂 硬度很大 用作砂紙 砂輪的磨料 硅鋼 鐵合金 導磁性良好 用作變壓器鐵芯 硅橡膠 用作吸附劑和催化劑 分子篩 最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠 三 硅單質 晶體硅是良好的半導體材料 1 硅的存在和狀態 1 在自然界中硅元素只有化合態 無游離態 2 與碳相似 單質硅也有晶體硅和無定形硅 2 物理性質灰黑色 有金屬光澤 硬而脆的固體 熔沸點高 硬度大 導電性介于導體和絕緣體之間是良好的半導體 3 化學性質 1 常溫下 硅的化學性質不活潑 除F2 HF和強堿外 硅不和其他物質起反應 與氟氣的反應Si 2F2 SiF4 與氫氟酸的反應Si 4HF SiF4 2H2 與NaOH溶液的反應Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 2 加熱的條件下 硅能和一些非金屬反應 與氧氣的反應Si O2 SiO2 高溫 4 硅的用途 1 計算機芯片 2 太陽能電池板 3 制合金 材料分類 材料 無機非金屬材料 金屬材料 高分子材料 傳統無機非金屬材料 新型