鲁科版高中化学必修一 4．1 硅 无机非金属材料 （2）（共26张PPT）

(共27张PPT)
3、Si单质化学性质
（1）常温下
Si+2F2==
SiF4
，
Si+4HF=
SiF4
↑
+2H2↑
常温下，硅的化学性质很稳定，除F2、HF和强碱外，硅不跟其它物质（如O2、Cl2、H2SO4、HNO3等　）反应。
　Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
（与Al相似）
硅的化学性质小结
化学性质：
常温下反应：
Si
＋4HF＝
SiF4↑＋2H2
↑
Si
＋
2F2＝SiF4
Si＋
2NaOH＋
H2O＝
Na2SiO3
＋
2H2
↑
SiO2→酸性氧化物
1：SiO2
+
CaO
==
CaSiO3
高温
2：SiO2
+
2
NaOH
==Na2SiO3＋Ｈ2O
３：SiO2
与水不反应，
与酸不反应（氢氟酸——HF外）
SiO2
+
4HF
==
SiF4↑+
2H20
4：SiO2与Na2CO3反应
三、硅酸和硅酸盐
1．硅酸
(1)物理性质：难溶于水。
(2)化学性质：
①弱酸性——比碳酸弱
向Na2SiO3溶液中通入CO2的反应方程式为Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓。
②不稳定性
受热分解：H2SiO3=SiO2+H2O
(3)用途：硅胶可用作干燥剂、催化剂的载体等。
(1)硅酸盐
由
组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
(2)硅酸钠
硅酸钠水溶液俗称
，是无色黏稠液体，常用于制备黏合剂、防腐剂、耐火材料。
硅、氧和金属
水玻璃
2．硅酸盐
(3)硅酸盐组成的表示
通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示硅酸盐的组成：如硅酸钠(Na2SiO3)可表示为
，长石(KAlSi3O8)可表示为：
。
Na2O·SiO2
K2O·Al2O3·6SiO2
四、无机非金属材料
1．硅酸盐材料
硅酸盐工业
水泥
玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石和石英
黏土
生产原理
略
NaCO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2
↑
略
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
1、关于硅的叙述中，正确的是（
）
A、硅是构成矿物和岩石的主要元素，
在地壳中含量居第一
B、硅的化学性质不活泼，在自然界中
可以以游离态存在
C、硅在电子工业中，是重要的半导体
材料
D、地壳中硅元素含量最高
C
2、下列说法正确的是（
）
A、SiO2溶于水显酸性
B、二氧化硅也叫硅酐
C、
SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸
D、
因高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸酸性比碳酸强
B
3、关于二氧化硅说法错误的是（
）
A、二氧化硅常温下是一种固体
B、不能由二氧化硅跟水直接作用制取硅酸
C、二氧化硅能与氢氟酸反应，又能与烧碱
反应，所以它是两性氧化物
D、二氧化硅和二氧化碳在物理性质上有很
大差别
C
二、二氧化硅
1、二氧化硅的存在
存
在
晶体二氧化硅：石英晶体、水晶、玛瑙
无定形二氧化硅：硅藻土
（具有较强的吸附性）
硅的提纯原理：
在高温下让粗硅（Si）与氯气（Cl2）反应，其产物在高温下被氢气（H2）还原而得到较纯的硅
工业上单质硅的制取
2、
SiO2与CO2物理性质的比较
(1)无色晶体
(2)不溶于水
(3)熔、沸点较高
(4)硬度大
酸性氧化物
化学式
CO2
SiO2
分类
酸性氧化物
物
理
性
质
(1)无色无味气体
(2)能溶于水(1:1常温)
(3)比空气重
(4)无毒
高温
酸性氧化物
CO2+H2O=H2CO3
不反应
CO2+CaO
=
CaCO3
SiO2+CaO
=
CaSiO3
CO2+2NaOH
=
Na2CO3+H2O
SiO2+2NaOH
=
Na2SiO3+H2O
不反应
SiO2+4HF
=
SiF4↑+2H2O
3.化学性质
高温
酸性氧化物
与HF
反应
CO2
SiO2
分类
与水
反应
与碱性氧化物反应
与碱
反应
三、硅酸（H2SiO3）
H2SiO3是SiO2的对应水化物（
SiO2是H2SiO3的酸酐），
Na2SiO3
+
2HCl
==
2NaCl
+
H2SiO3↓
SiO32-
+
2H+
==
H2SiO3↓
Na2SiO3
+
H2O
+
CO2
==
Na2CO3
+
H2SiO3↓　
SiO32-
+
H2O
+
CO2==
CO32-
+
H2SiO3↓
是一种白色不溶性酸，其酸性比H2CO3还弱。
制法：
1、硅酸钠（Na2SiO3）
白色固体，易溶
于水，其水溶液俗名叫水玻璃。
四、硅酸盐
先变干，后燃烧
仅变干，不燃烧
Na2SiO3溶液可作木材、纸张的防火剂
水玻璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强。可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和防火剂，建筑、纸张的黏胶剂。
实验P77
放入蒸馏水
放入Na2SiO3饱和溶液
现象
结论
2、复杂硅酸盐：
滑
石：3MgO?4SiO2?H2O
云
母：K2O?3Al2O3?6SiO2?2H2O
沸
石：Na2O?Al2O3?3SiO2?2H2O
石
棉：3MgO?CaO?4SiO2
高岭石（黏土）：Al2O3?2SiO2?2H2O
三、硅酸盐与无机非金属材料
高温
高温
玻璃
水泥
陶瓷
原料
纯碱、石灰石、
石英
粘土、
石灰石
粘土
反应
原理
CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑
NaCO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑
高温下发生复杂的物理、化学变化
烧结时发生复杂物理、化学变化
玻璃
水泥
陶瓷
主要
成分
SiO2
CaSiO3
Na2SiO3
硅酸二钙:2CaO·SiO2
硅酸三钙:3CaO·SiO2
铝酸三钙:3CaO·Al2O3
硅酸盐P110
特性
非晶体，透明、无固定熔点，可在一定温度范围内软化
水硬性：无论在水中还是在空气中均能硬化（是不可逆过程）
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
用途
化学仪器、光学仪器、运动器材、通讯器材、窗玻璃、玻璃瓶、杯
建筑材料
(1)化学实验中的坩埚、蒸发皿(2)建筑中的砖、瓦(3)电器中的绝缘瓷
HCl
HF
CO2
NaOH
NH3·H2O
SiO2
(1)
(2)
Al
(3)
(4)
Al2O3
(5)
(6)
Al(OH)3
(7)
(8)
AlCl3
(9\10)
（11）
Na[AlOH]4
(12\13)
(14\15)
【归纳】碳与硅化学性质比较
碳（
C
）
硅（Si）
常温下很稳定，在高温或点燃的条件下有较强还原性。
C+O2
CO2
2C+O2
2CO
C+CO2
2CO
C+CuO
CO+Cu
C+H2O(气)
CO+H2
C+2H2SO4(浓)
CO2↑
+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓)
CO2↑
+4NO2↑+2H2O
2、
SiO2与CO2化学性质的比较
不反应
不反应
二氧化硅(SiO2)
二氧化碳(CO2)
与水反应
与酸反应
与碱反应
与碱性氧化物反应
与碳反应
思考题
为什么实验室里盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞？
新型无机非金属材料的主要品种、性
能及用途
氧化铝（
Al2O3）陶瓷（人造刚玉）
主要
特性
①高熔点；②高硬度；③可制成透明陶瓷；④无毒、不溶于水，强度高；⑤对人体有较好的适应性
主要
用途
高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等
氮化硅（Si3N4）陶瓷
主要
特性
①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温时也抗氧化；③抗冷热冲击而不碎裂；④耐高温且不易传热；⑤本身具有润滑性
主要
用途
制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的受热面等
硅酸盐与无机非金属材料
高温
高温
强热
冷却
玻璃
水泥
陶瓷
原料
纯碱、石灰石、
石英
粘土、
石灰石
粘土
反应
原理
CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑
NaCO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑
高温下发生复杂的物理、化学变化
烧结时发生复杂物理、化学变化
反应
条件
高温
高温
高温
生产
过程
原料→熔体→玻璃
磨→烧→磨
混合→成型→干燥
凝结→冷却→陶器
主要
成分
SiO2
CaSiO3
Na2SiO3
硅酸二钙:2CaO·SiO2
硅酸三钙:3CaO·SiO2
铝酸三钙:3CaO·Al2O3
硅酸盐
特性
非晶体，透明、无固定熔点，可在一定温度范围内软化
水硬性：无论在水中还是在空气中均能硬化（是不可逆过程）
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
种类
普通玻璃、特种玻璃
不同标号
土器、陶器、瓷器、炻器等
用途
化学仪器、光学仪器、运动器材、通讯器材、窗玻璃、玻璃瓶、杯
建筑材料
(1)化学实验中的坩埚、蒸发皿(2)建筑中的砖、瓦(3)电器中的绝缘瓷