人教版化学必修1第四章第一节 无机非硅金属材料的主角――硅

第四章 非金属及其化合物
第一节 无机非金属材料的主角
——硅
硅元素(silicon)在地壳中的含量
氧48.6%
硅26.3%
铝7.73%
铁4.75%
钙3.45%
钠2.74%
钾2.47%
镁2.00%
氢0.16%
其他1.20%
硅26.3%
硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。

从原子角度认识硅原子
既不易失去电子,也不易得到电子,主要形成四价化合物.
主要以氧化物和硅酸盐的形式存在
一.二氧化硅(SiO2)
天然的SiO2约占地壳质量的12%
硅石
结晶形
无定形
石英
水晶
玛瑙
硅藻土
水晶
玛瑙
结构:
[SiO4]四面体
每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角.
同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。
二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1,通常用SiO2来表示二氧化硅的组成.
SiO2用途
结构与性质的关系：SiO2的网状结构
物理性质：熔点高，硬度大的固体
不溶于水，纯净的SiO2晶体无色透明
化学性质：很稳定（化学性质很不活泼）
SiO2的化学性质（很不活泼）
2.特性 氢氟酸(HF)是唯一可以与之反应的酸
SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑＋ 2H2O
*用途：雕刻玻璃
1.酸性氧化物
与碱性氧化物反应生成盐
SiO2＋ CaO == CaSiO3
与强碱反应生成盐和水
SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O
硅酸钠
　
高温
想一想
1. 为什么在实验室中盛放NaOH 溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？
玻璃中的SiO2 与NaOH 反应生成有粘胶性的硅酸钠
2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？
HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。
3.某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,推断SiO2为两性氧化物.是否正确?
酸性较弱，比碳酸的酸性还弱。硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。
二、硅酸(H2SiO3)
干燥硅胶
湿硅胶
现象
结论
反应式

Ｐ77 实验４－１观察现象并填写下表
滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成
Na2SiO3溶液呈碱性，与酸反应生成了H2SiO3
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3(胶体) + 2NaCl
可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应
　
硅酸的制备
思考：若将CO2通入Na2SiO3溶液中有何现象？
H2CO3酸性比H2SiO3强(强酸制弱酸)
二、硅酸盐
1、定义：阅读课本第77页。
硅酸盐是由硅、氧、金属所组成的化合物的总称。
大多不溶于水，化学性质很稳定。
最常见的是Na2SiO3
物性：白色固体，易溶于水， Na2SiO3水溶液
俗称—————
水玻璃
用途：肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂
Na2SiO3的化学性质:实验4-2
放入蒸馏水
放入Na2SiO3饱和溶液
现象
结论
用水玻璃浸过的木材或织物可防火
水分蒸发 水分蒸发后不易燃烧
后燃烧
阅读P77 资料卡片 硅酸盐组成的表示
t
从古到今，人类创造性地生产出了几大类硅酸盐产品——陶瓷、玻璃、水泥等，它们是使用量最大的无机非金属
1、普通玻璃：纯碱、石灰石、石英
2、水泥：黏土、石灰石
3、特殊功能的含硅物质：
(1)、碳化硅SiC(俗称金刚砂)，具有金刚石结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮的磨料
(2)、含4%的硅钢，有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯
(3)、人工合成的硅橡胶，目前最好的既耐高温又耐低温的橡胶，用于制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料等
(4)、人工制造的分子筛，用作吸附剂和催化剂等
传统无机非金属材料：
陶瓷、玻璃、水泥
新型无机非金属材料：
新型陶瓷
高温结构陶瓷、压电陶瓷
透明陶瓷、超导陶瓷等
新型无机非金属材料：
新型无机非金属材料的特征：
（1）耐高温、强度高；
（2）具有电学性质；
（3）具有光学性质；
（4）具有生物功能；
三、硅单质
结构类似金刚石，为硬而脆的灰黑色固体, 熔点高,硬度大。
用途
晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料
硅太阳能电池
利用硅的半导体性能，制成光电池 ，将光能转化为电能。
练习:
1、CO2通入下列各溶液中,不可能产生沉淀的是 ( )
A 石灰水 B 饱和碳酸钠溶液
C 硅酸钠溶液 D 氯化钙溶液
2、下列物质中主要成分不是SiO2 的是( )
A水晶 B玛瑙 C硅石 D硅胶
3、下列物质中,能够与NaOH溶液反应的是(　 　）
A 碳酸钠　B硅酸钠　C二氧化硅　D氢氧化铝
D
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