1、無機非金屬材料的主角無機非金屬材料的主角硅硅（第一課時）（第一課時）地球生物生存的根基地球生物生存的根基空氣、水、陽、空氣、水、陽、 硅酸鹽硅酸鹽C、Si 的原子結構示意圖。的原子結構示意圖。+14+6CSil碳、硅原子既碳、硅原子既不易失去又不易得到電子不易失去又不易得到電子，主要形成，主要形成四價四價的化合物。的化合物。l非金屬性：非金屬性：C SiC Si硅元素在地殼中的含量為硅元素在地殼中的含量為26.3%26.3%，僅次于，僅次于氧氧。硅是一種。硅是一種親氧元素親氧元素, ,在自然界沒有游離態，在自然界沒有游離態，只有化合態只有化合態主要主要以熔點很高的氧化物（二氧化硅）和硅酸鹽的形

2、式存以熔點很高的氧化物（二氧化硅）和硅酸鹽的形式存在。在。硅的硅的氧化物及硅酸鹽氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤，約占地殼質量的子和土壤，約占地殼質量的90%90%以上。以上。結晶形（石英晶體）結晶形（石英晶體）無定形無定形硅藻土硅藻土水晶水晶瑪瑙瑪瑙1、存在、存在硅石硅石無色透明無色透明彩色環帶或層狀彩色環帶或層狀水晶水晶瑪瑙一、二氧化硅一、二氧化硅一、二氧化硅一、二氧化硅用途：以用途：以SiOSiO2 2為主要成分的沙子是基本的建筑材料為主要成分的沙子是基本的建筑材料純凈的純凈的SiOSiO2 2是現代光學及光纖制品的基本原料是現代光學及光纖制

3、品的基本原料石英和瑪瑙制作飾物和工藝品石英和瑪瑙制作飾物和工藝品一、二氧化硅一、二氧化硅2、物理性質、物理性質固體、熔點高；硬度大；難溶固體、熔點高；硬度大；難溶于水于水二氧化硅中沒有單個分子，用二氧化硅中沒有單個分子，用SiOSiO2 2來表示二氧化硅的組來表示二氧化硅的組成成, , 表示表示SiSi與與O O的原子的原子個數比個數比為為1:21:2, ,所以不是分子式而所以不是分子式而是是化學式化學式。SiOSiO4 4 四面體結構四面體結構立體網狀結構決定了立體網狀結構決定了SiOSiO2 2具有優具有優良的物理性質良的物理性質一、二氧化硅一、二氧化硅 結構結構SiOSiO2 2的晶體結

4、構圖的晶體結構圖一、二氧化硅一、二氧化硅3、化學性質、化學性質（有黏性）（有黏性）1.為什么在實驗室中盛放為什么在實驗室中盛放NaOH 溶液的試劑瓶用橡皮塞而不溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？用玻璃塞？ 玻璃中的玻璃中的SiOSiO2 2 與與NaOHNaOH 反應生成有黏反應生成有黏膠性的硅酸鈉膠性的硅酸鈉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？HFHF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。3.某同學根據某同學根據氫氟氫氟酸反應酸反應,推斷推斷物質物質CO2SiO2物理性質物理性質無色

5、無味氣體、熔沸無色無味氣體、熔沸點低、微溶于水點低、微溶于水 固體、熔沸點高、不溶固體、熔沸點高、不溶于水于水 化化學學性性質質與水與水反應反應與酸與酸反應反應與堿與堿反應反應與堿與堿性氧性氧化物化物反應反應CO2+ 2NaOH= Na2CO3+ H2O SiO2+4HF = SiF4+2H2O SiO2+ 2NaOH= Na2SiO3 + H2O CO2+ Na2O=Na2CO3 SiO2+ CaO CaSiO3 CO2+H2O H2CO3 二氧化二氧化碳與二氧化硅比較碳與二氧化硅比較思考：思考： 硅酸是一種怎樣的物質呢硅酸是一種怎樣的物質呢？CO2+H2O H2CO3 現象現象 結論結論

6、反應式反應式 (膠體膠體) 制備制備可溶性硅酸鹽（如可溶性硅酸鹽（如Na2SiO3）與酸反應與酸反應、Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3硅酸凝膠經干燥脫水就形成干膠，稱為硅酸凝膠經干燥脫水就形成干膠，稱為“硅硅膠膠”。、 干燥硅膠干燥硅膠 濕硅膠濕硅膠硅膠多孔，吸附水份能力強，常用作實驗室和袋裝食硅膠多孔，吸附水份能力強，常用作實驗室和袋裝食品，瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。品，瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。、 H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3H2SiO3=H2O+SiO2加熱加熱硅酸鈣硅酸鈣CaSiO3

7、 長石長石KAlSi3O6 石棉石棉CaMg3Si4O12 三、硅酸鹽三、硅酸鹽2、硅酸鹽的表示方法：、硅酸鹽的表示方法： 化學式法：化學式法：氧化物法：氧化物法：硅酸鈉硅酸鈉：Na2SiO3硅酸鈣硅酸鈣：CaSiO3硅酸鈉硅酸鈉：Na2O SiO2硅酸鈣硅酸鈣： CaO SiO2三、硅酸鹽三、硅酸鹽硅酸鹽的表示方法：硅酸鹽的表示方法：(1)(1)將硅酸鹽中所有元素都寫成氧化物將硅酸鹽中所有元素都寫成氧化物( (二氧化硅和二氧化硅和氧化物的組合氧化物的組合) )。氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化氧化物的書寫順序：活潑金屬氧化物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。水。(2)(2)

8、氧化物之間以氧化物之間以“”隔開。隔開。(3)(3)注意原子守恒注意原子守恒長石長石KAlSi3O6 石棉石棉CaMg3Si4O12 三、硅酸鹽三、硅酸鹽放入蒸餾水放入蒸餾水放入放入NaNa2 2SiOSiO3 3飽和溶液飽和溶液現象現象結論結論當水分蒸發后燃燒當水分蒸發后燃燒 當水分蒸發后不易燃燒當水分蒸發后不易燃燒用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火（制備木材防火劑的原料）（制備木材防火劑的原料）硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕，硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕，三、硅酸鹽工業三、硅酸鹽工業（1 1）玻璃）玻璃 普通玻璃普通玻璃: :以以純堿純堿(Na(Na2 2COCO3

9、 3) )、石灰石和石英、石灰石和石英(SiO(SiO2 2) )為為原料原料 Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2= CaSiO3+CO2主要成分：主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(Na2OCaO6SiO2)有關反應的化學方程式：有關反應的化學方程式：高溫高溫高溫高溫五、硅酸鹽工業五、硅酸鹽工業以黏土和石灰石為主要原料以黏土和石灰石為主要原料主要成分：主要成分：硅酸鋁硅酸鋁（2 2）水泥）水泥（3 3）傳統硅酸鹽陶瓷傳統硅酸鹽陶瓷： 傳統硅酸鹽陶瓷是以傳統硅酸鹽陶瓷是以黏土為原料，黏土為原料，經高溫燒結經高溫燒結而成。日常生活中常見的陶瓷有日

10、用器皿、建筑飾而成。日常生活中常見的陶瓷有日用器皿、建筑飾材、衛生潔具等。材、衛生潔具等。（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俗稱金剛砂俗稱金剛砂），具有），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。硅橡膠硅橡膠最好的既耐高溫又耐最好的既耐高溫又耐 低溫的橡膠。低溫的橡膠。 分子篩分子篩具有均勻微孔結構的具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽。鋁硅酸鹽。硅酸鹽硅酸鹽傳統無機非金屬材料：傳統無機非金屬材料：陶瓷、玻璃、

11、水泥陶瓷、玻璃、水泥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；1、硅的工業制法、硅的工業制法 粗硅：粗硅： 純硅：純硅：2C+ SiO2= Si(粗粗)+2CO高溫高溫Si(粗粗)+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si(純純)+4HCl高溫高溫四、硅單質四、硅單質四、硅單質四、硅單質2、硅的種類、結構、物理性質、硅的種類、結構、物理性質單質硅有單質硅有

12、晶體晶體和和無定形無定形兩種。兩種。晶體硅的結構與金剛石類似，是帶晶體硅的結構與金剛石類似，是帶有有金屬光澤的灰黑色固體金屬光澤的灰黑色固體，熔點，熔點高高、硬度、硬度大大、有脆性。、有脆性。3、化學性質、化學性質四、硅單質四、硅單質Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 +2H2四、硅單質四、硅單質硅的用途非常廣泛，可用來制造集成電路、晶體硅的用途非常廣泛，可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件，還可以制太陽能電管、硅整流器等半導體器件，還可以制太陽能電池，制鋁合金、鐵合金等多種合金。池，制鋁合金、鐵合金等多種合金。硅硅芯芯片片2 2、結構材料、結構

13、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 高壓鈉燈的燈管就是用氧化鋁陶瓷制作的。高壓鈉燈是發光效率很高的一種電光源，光色金白，在它的燈光下看物清晰，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，是白熾燈壽命的10倍，是目前壽命最長的燈。透明氧化鋁陶瓷透明氧化鋁陶瓷注：鈉蒸氣放電發光問題早在注：鈉蒸氣放電發光問題早在19501950年就得以解決，由于沒有一年就得以解決，由于沒有一種能抵御高溫鈉蒸氣（種能抵御高溫鈉蒸氣（14001400）強烈腐蝕的特殊材料，所以，直強烈腐蝕的特殊材料，所以，直到到19

14、651965年才制取第一支高壓鈉燈。年才制取第一支高壓鈉燈。1.下列物質中屬于純凈物的是下列物質中屬于純凈物的是( ) A.Na2CO310H2O B.水泥水泥 C.純凈的鹽酸純凈的鹽酸 D.普通玻璃普通玻璃3.下列物質有固定熔點的是（）下列物質有固定熔點的是（）A.水泥水泥 B.玻璃玻璃C.Na2OSiO2 D.水玻璃水玻璃 2.下列敘述正確的是下列敘述正確的是( )A.酸均不能與酸性氧化物反應酸均不能與酸性氧化物反應B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能貯存氫氟酸玻璃、陶瓷、水泥容器都不能貯存氫氟酸C.石灰抹墻、水泥砌墻過程的硬化原理相同石灰抹墻、水泥砌墻過程的硬化原理相同D.石灰窯、玻璃熔爐出來

15、的氣體主要成分相同石灰窯、玻璃熔爐出來的氣體主要成分相同ABDC小結：小結：硅酸（硅酸（H2SiO3)（1）硅酸硅酸制取制取：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3白色膠狀白色膠狀強酸制弱酸（2）硅酸硅酸性質性質： 白色膠狀，難溶白色膠狀，難溶 弱酸性（酸性弱酸性（酸性 H2SiO3 H2CO3） 脫水形成脫水形成硅膠硅膠Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3（用作干燥劑）（用作干燥劑）原原理理練練習習1為確認為確認HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性強弱，某學生設計了如的酸性強弱，某學生設計了如圖所示的裝置，一次實驗即可圖所示的裝置，一次實驗即可達到目的達到

16、目的(不必選其他酸性物質不必選其他酸性物質)。請據此回答：。請據此回答：思考：直接將A中產生的二氧化碳通入到C中的硅酸鈉溶中，能否證明H2CO3強于強于H2SiO3？鹽酸鹽酸飽和飽和NaHCO3溶液溶液吸收吸收HCl氣體氣體Na2SiO3溶液溶液HClH2CO3H2SiO3本節小結本節小結1、2、鞏固小練：鞏固小練：寫出下列的化學方程式：寫出下列的化學方程式：、二氧化硅和氫氟酸反應、二氧化硅和氫氟酸反應2、二氧化硅和氧化鈣反應、二氧化硅和氧化鈣反應3、二氧化硅和氫氧化鈉溶液、二氧化硅和氫氧化鈉溶液4、實驗室制取硅酸、實驗室制取硅酸5、二氧化碳通入氫氧化鈉溶液、二氧化碳通入氫氧化鈉溶液SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiO2+