1、第四章第四章 非金屬及其化合物非金屬及其化合物硅元素硅元素(silicon)(silicon)在地殼中的含量在地殼中的含量氧氧48.6%硅硅26.3%鋁鋁7.73%鐵鐵4.75%鈣鈣3.45%鈉鈉2.74%鉀鉀2.47%鎂鎂2.00%氫氫0.16% 其他其他1.20%硅硅26.3% 硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的量的90%90%以上。以上。 硅的分布與存在硅的分布與存在 存在：沒有游離態，只有化合態存在：沒有游離態，只有化合態 分布：自然界中分布廣泛，在地分布：自然界中分布廣泛，在地殼中居

2、第二位，僅次于氧。是構殼中居第二位，僅次于氧。是構成礦物和巖石的基本元素。成礦物和巖石的基本元素。SiSi最外層電子數是最外層電子數是4 4，碳也是。，碳也是。思考思考2 2：碳、硅原子主要顯幾價？：碳、硅原子主要顯幾價？思考思考1 1：硅原子最外層電子數是多少？：硅原子最外層電子數是多少？我們很熟悉的哪種元素最外層電子數與我們很熟悉的哪種元素最外層電子數與它相同？它相同？+142 8 41 1、硅的工業制法、硅的工業制法 ： 粗硅：粗硅： 純硅：純硅：2C+ SiO2= Si+2CO高溫高溫Si+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si+4HCl高溫高溫一、硅單質一、硅單質Si+2F2

3、=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 +2H2Si+2Cl2=SiCl4太陽能電池大規模集成電路硅的用途非常廣泛，可用來制造集硅的用途非常廣泛，可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件，還可以制太陽能電池，制體器件，還可以制太陽能電池，制鋁合金、鐵合金等多種合金。鋁合金、鐵合金等多種合金。硅硅芯芯片片 在美國舊金山，有個最大的高在美國舊金山，有個最大的高科技工業園區，稱之為科技工業園區，稱之為“硅谷硅谷”，它是現代電子工業和計算機發展的它是現代電子工業和計算機發展的基地。這說明硅在電子工業革命中基地。這說明硅在

4、電子工業革命中起著非常重要作用。起著非常重要作用。以硅為基礎而以硅為基礎而制成的晶體管是計算機的心臟。制成的晶體管是計算機的心臟。 硅在硅在電子工業電子工業中重要作用中重要作用二氧化硅二氧化硅(SiO2)硅石硅石硅礦硅礦山山二、二氧化硅和硅酸二、二氧化硅和硅酸二氧化硅的存在二氧化硅的存在硅石硅石( (天然天然) )結晶形結晶形無定形無定形二、二氧化硅二、二氧化硅水晶水晶瑪瑪 瑙瑙瑪瑙瑪瑙SiO二氧化硅的結構二氧化硅的結構.SiO2原子晶體原子晶體SiOSiO2是正四面體的空間網狀結構，是正四面體的空間網狀結構，因此性質很穩定因此性質很穩定 4.化學性質化學性質不能與水反應不能與水反應 SiO2

5、+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3 高溫高溫 是酸性氧化物是酸性氧化物SiO2 + 2OH =SiO3 2-+ H2O弱的氧化性弱的氧化性lSiO2+2C= Si+2CO高溫高溫實驗室現提供下列試劑瓶實驗室現提供下列試劑瓶, , 細口磨口塞玻璃瓶細口磨口塞玻璃瓶廣口瓶廣口瓶細口橡皮塞玻璃瓶細口橡皮塞玻璃瓶棕色廣口瓶棕色廣口瓶細口塑料瓶，細口塑料瓶，如何存放下列藥品如何存放下列藥品? ?依據是什么依據是什么? ?a.a.二氧化硅二氧化硅_b._b.氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液c.硝酸銀晶體硝酸銀晶體_ d._ d.氫氟酸氫氟酸_ _e.e.濃硫酸濃硫酸_二氧化硅(Si

6、O2）二氧化碳(CO2)物理性質 熔沸點高、硬度大 熔沸點低硬度小與水反應 不反應CO2+H2O=H2CO3與堿反應CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O與堿性氧化物反應SiO2+CaO= Ca SiO3CO2+Na2O= Na2CO3與酸反應SiO2+4HF=SiF4+2H2O 不反應與碳反應SiO2+2C= Si+2COCO2+C= 2CO高溫高溫高溫高溫高溫高溫SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O5 5、二氧化硅的用途、二氧化硅的用途由于由于SiO2具有優良的物理化學性能加上具有優良的物理化學性能加上SiO2在自然界的廣泛存在，因此從古到今都被在自然界的廣泛存在，因此從古到今都

7、被人人類廣泛地應用。類廣泛地應用。光學纖維胃鏡光學纖維胃鏡 石石 英英 制制 品品水晶水晶石英、瑪瑙石英、瑪瑙二氧化硅用來制光導纖維二氧化硅用來制光導纖維 光導纖維就是比頭發絲還細的、能傳導光信號的玻璃絲。光導纖維就是比頭發絲還細的、能傳導光信號的玻璃絲。制造光導纖維的材料就是二氧化硅。光導纖維主要用于制造光導纖維的材料就是二氧化硅。光導纖維主要用于通訊、傳感、測量等，光纖通訊的優點就是通信容量大，通訊、傳感、測量等，光纖通訊的優點就是通信容量大，一對光纖上可同時傳送一對光纖上可同時傳送3 3萬門電話。萬門電話。 硅酸凝膠經干燥脫水就形硅酸凝膠經干燥脫水就形成干膠，稱為成干膠，稱為“硅膠硅膠”

8、。、 干燥硅膠干燥硅膠 濕硅膠濕硅膠（1）lNa2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3l（2） H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3H2SiO3=H2O+SiO2加熱加熱Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3（3）(H H2 2SiO3）l制備制備：lH2SiO3 硅酸凝膠硅酸凝膠 硅酸干凝膠硅酸干凝膠 “硅硅膠膠”l用途：用途：l硅膠多孔，吸附水份能力強，常用作實硅膠多孔，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，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。也可以用作催化劑的載體。1、下列各組物質

9、有關性質關系、下列各組物質有關性質關系的比較，正確的是（的比較，正確的是（ ）A.溶解性：溶解性：CO2 H2CO3C.熔點：熔點：SiO2 CO2（干冰）（干冰） D.硬度：硬度： SiO2 CO2 C 2、下列物質中、下列物質中,不能用玻璃瓶來不能用玻璃瓶來盛裝的是（盛裝的是（ ）A.燒堿溶液燒堿溶液 B.濃硫酸濃硫酸 C.氫氟酸氫氟酸 D.碳酸鈉溶液碳酸鈉溶液 C3、要除去、要除去SiO2中的中的CaO雜質，雜質，最適宜的試劑是（最適宜的試劑是（ ）A.純堿溶液純堿溶液 B 鹽酸鹽酸 C 硫酸硫酸 D 苛性鈉溶液苛性鈉溶液B四、硅酸鹽四、硅酸鹽 2.硅酸鹽的表示方法：硅酸鹽的表示方法：

10、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高嶺石：高嶺石：Al2O3 2SiO2 2H2O石棉：石棉：CaO 3MgO 4SiO2 沸石：沸石：Na2 O Al2O3 3SiO2 2H2O云母：云母： K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O長石：長石：K2O Al2O3 6SiO2 水泥：水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2 玻璃：玻璃：Na2 O CaO 6SiO2粘土：粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O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，

11、關于硅酸鹽說明：關于硅酸鹽說明：1.1.除硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸銨以外均難溶于水除硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸銨以外均難溶于水2.2.硅酸鈉是常見的可溶性硅酸鹽之一，俗硅酸鈉是常見的可溶性硅酸鹽之一，俗稱稱泡花堿泡花堿；它的水溶液俗稱；它的水溶液俗稱水玻璃水玻璃，是一，是一種粘合劑；種粘合劑；硅酸和二氧化硅的制備：硅酸和二氧化硅的制備： 水玻璃可保存玻璃瓶中水玻璃可保存玻璃瓶中, ,但不能使用玻璃塞但不能使用玻璃塞, ,要用橡膠塞要用橡膠塞 較強酸和可溶性硅酸鹽反應制硅酸較強酸和可溶性硅酸鹽反應制硅酸2HCl + Na2HCl + Na2 2SiOSiO3 3 + H + H2 2O = HO = H4

12、 4SiOSiO4 4+ 2NaCl+ 2NaClH H4 4SiOSiO4 4 H H2 2SiOSiO3 3 SiO SiO2 2常溫分解受熱分解四、硅酸鹽工業四、硅酸鹽工業 水泥是一種非常重要的建筑材料。水泥是一種非常重要的建筑材料。萬丈高樓平地起，穿針引線是水泥。萬丈高樓平地起，穿針引線是水泥。生產過程：黏土和石灰石兩磨、一燒。研磨煅燒再磨成細粉；硅酸三鈣(3CaOSiO2)硅酸二鈣(2CaOSiO2) 混合物鋁酸三鈣(3CaOAl2O3)水泥的生產原料：普通硅酸鹽水泥的成分：1 、水泥 水泥的性能：水泥的性能： 水泥具有水硬性。水泥具有水硬性。水泥、沙子和水的混合水泥、沙子和水的混合

13、物物建筑黏合劑。建筑黏合劑。水泥、沙子和碎石的混合物。水泥、沙子和碎石的混合物。 混凝土：混凝土：水泥砂漿：水泥砂漿：2、玻璃：生產過程： 純堿、石灰石和石英。純堿、石灰石和石英。 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3 +SiO2=CaSiO3 + CO2高溫 高溫 玻璃的生產原料：普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2組成的混合物。或Na2OCaO6SiO2；玻璃無固定的熔沸點，在一定溫度范圍內軟化。 玻璃的性能：3、陶瓷： 陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優點，因此，陶瓷制品一直為人們所喜愛。家用陶瓷江蘇宜興，有陶都之稱。隋帶燒制的

14、三彩陶駱駝瓷器是中華文明的象征。在許多拉丁語系國家中，“瓷器”和“中國”都以“CHINA”用同一字母拼音表示。江西景德鎮。 江西景德鎮所燒制的薄胎瓷器被譽為：“潔如玉、明如鏡、薄如紙、聲如罄。” 我國素有“瓷都”之稱的地方 江西景德鎮所燒制的瓷器傳統無機非金屬材料：傳統無機非金屬材料：陶瓷、玻璃、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；2

15、2、結構材料、結構材料高溫結構陶瓷：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19651965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