1、学习目标第三节 无机非金属材料1.了解硅及二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用。2.了解硅在半导体工业和二氧化硅在现代通信业的重要应用，传统的硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料在生产、生活中的重要应用。3.体会组成材料的物质的性质与材料性能的密切关系，认识新材料的开发对人类生产、生活的重要影响，学会关注与化学有关的社会热点问题。一、预习点拨：一、预习点拨：1、自然界中的硅都是化合态，在地壳中含量居、自然界中的硅都是化合态，在地壳中含量居第二位。第二位。2、硅有晶体硅和无定形硅两种，两者互为同素异、硅有晶体硅和无定形硅两种，两者互为同素异形体。形体。3、晶体硅是非金属单质，但是具有金属光泽
2、。、晶体硅是非金属单质，但是具有金属光泽。4、最早使用的半导体材料是、最早使用的半导体材料是Ge,现在使用的半导现在使用的半导体材料是体材料是Si。Si是半导体，是半导体，SiO2是绝缘体。是绝缘体。5、 Si用于制造太阳能电池，用于制造太阳能电池， SiO2用于制造光用于制造光导纤维。导纤维。7、沙子、石英、水晶、玛瑙的主要成分就是、沙子、石英、水晶、玛瑙的主要成分就是SiO2 。9、硅酸（、硅酸（H2SiO3）是一种难溶于水，受热易）是一种难溶于水，受热易分解，酸性比碳酸弱的弱酸。分解，酸性比碳酸弱的弱酸。10、硅酸钠水溶液又称水玻璃、泡花碱，是、硅酸钠水溶液又称水玻璃、泡花碱，是一种粘合
3、剂。一种粘合剂。8、单质硅与、单质硅与SiO2的硬度大、熔沸点都很高，的硬度大、熔沸点都很高，结构和金刚石类似。结构和金刚石类似。6、SiO2是由硅原子和氧原子构成的是由硅原子和氧原子构成的。最外层电子数都是最外层电子数都是4 4个个硅和碳一样硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子。其原子既不易失去又不易得到电子。 结论：常温下硅的化学性质不活泼结论：常温下硅的化学性质不活泼。硅、碳原子结构与化学性质的分析归纳：硅、碳原子结构与化学性质的分析归纳： 硅的原子结构示意图硅的原子结构示意图碳的原子结构示意图碳的原子结构示意图化学性质化学性质常温下：常温下：性质稳定，除性质稳定，除氟气、氢氟酸、
4、氢氧化氟气、氢氟酸、氢氧化 钠钠外，一般不反应。外，一般不反应。加热下：加热下：Si+O2 = SiO2了解：了解：Si+4HF = SiF4+2H2记忆：记忆：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2Si+2Cl2=SiCl4高温高温 二二 硅的工业制法硅的工业制法 制制粗硅粗硅：SiO2 +2C =Si + 2CO氧化剂：氧化剂：SiO2 高温高温还原剂：还原剂： C 注意产注意产物是物是CO转移电子为？转移电子为？制备高纯度的硅：制备高纯度的硅： Si+2Cl2=SiCl4高温高温SiCl4+2H2=Si+4HCl高温高温二氧化硅与二氧化碳的比较二氧化碳二氧化碳CO2二氧化硅二氧
5、化硅SiO2物质分类物质分类与碱性氧化与碱性氧化物（物（CaO）与与NaOH反应反应与水反应与水反应均属于酸性氧化物均属于酸性氧化物CaOSiO2 CaSiO3高温CO2 2NaOHNa2CO3+H2OCO2 NaOHNaHCO3 SiO2 2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2 H2OH2CO3 不反应（重点）不反应（重点） 不反应不反应SiO2+4HF=SiF4+ 2H2OCO2 CaOCaCO3高温 与酸不反应与酸不反应2 2、实验室盛放、实验室盛放NaOHNaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞而不用玻璃塞, ,你知道是为什么吗你知道是为什么吗? ? 3、SiO2
6、是酸性氧化物，如何制取是酸性氧化物，如何制取H2SiO3?1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸(HF) ？玻璃花雕刻工艺玻璃花雕刻工艺? SiO2+4HF=SiF4+ 2H2O SiO22NaOH =Na2SiO3+H2O生成的硅酸钠是一种粘合剂易将瓶塞和瓶口粘结生成的硅酸钠是一种粘合剂易将瓶塞和瓶口粘结在一起。在一起。Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3三、传统无机非金属材料三、传统无机非金属材料硅酸盐产品硅酸盐产品三种硅酸盐工业生产比较三种硅酸盐工业生产比较水泥玻璃陶瓷生产原料_主要设备_陶瓷窑生产条件高温石灰石、黏土石灰石、黏土纯碱
7、、石灰石纯碱、石灰石黏土黏土水泥回转窑水泥回转窑玻璃窑玻璃窑和石英和石英a.表示顺序为：活泼金属氧化物表示顺序为：活泼金属氧化物 较活泼金较活泼金属氧化物属氧化物 二氧化硅二氧化硅 水；水；b.氧化物之间用氧化物之间用“ ” 隔开；隔开；c.氧化物的系数若出现分数时应化为整数。氧化物的系数若出现分数时应化为整数。 如:钾长石钾长石(KAlSi3O3)K2O Al2O3 6SiO2 硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3）Na2O SiO2 钠长石（钠长石（NaAlSi3O3)Na2O Al2O3 6SiO2 硅酸盐组成的表示方法：硅酸盐组成的表示方法：盐式法：盐式法：氧化物式法：氧化物式法：CaSiO
8、3CaO SiO2玻璃普通玻璃: :以纯碱、石灰石和石英(SiO(SiO2 2) )为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。 有关反应的化学方程式：有关反应的化学方程式：NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2 = Na= Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2= CaSiO= CaSiO3 3+CO+CO2 2主要成分：主要成分：NaNa2 2SiOSiO3 3、CaSiOCaSiO3 3、SiOSiO2 2(Na(Na2 2O O CaOCaO 6SiO6SiO2 2) )硅酸 (H2SiO3)1、制备、制备:如何制得硅酸？能
9、用如何制得硅酸？能用SiO2与与水反应制得吗？为什么？水反应制得吗？为什么？向饱和向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸NaNa2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=H=H2 2SiOSiO3 3 +Na+Na2 2COCO3 3酸性比碳酸弱，不能使指示剂酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色，能与碱反应生成盐和水变色，能与碱反应生成盐和水H H2 2SiOSiO3 3+2NaOH=2+2NaOH=2H H2 2O O + +NaNa2 2SiOSiO3 3H2SiO3=H2O+SiO2加热加热2、硅酸的性质、硅酸的性质: 硅酸盐是由硅、氧
10、和金属组成的化合物的总称，在硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，在自然界分布极广。硅酸盐是一类结构复杂的化合物，自然界分布极广。硅酸盐是一类结构复杂的化合物，一般都不溶于水，化学性质很稳定。一般都不溶于水，化学性质很稳定。 硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3) Na2SiO3是白色固体，易溶于水，水溶液俗称水是白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃，是无色粘稠状液体，是一种矿物胶。常用于玻璃，是无色粘稠状液体，是一种矿物胶。常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。在空气中易变质制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。在空气中易变质：23222323Na SiOH OCONa COH SiO2、在多年使用的厨
11、房里，久未更换的玻璃往往失去光泽，严重的还会形成白色斑点，这种现象化学上叫做“碱析”，产生碱析的化学方程式为_。 学以致用1、三硅酸镁被用来治疗胃酸过多引发的胃溃疡，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。把三硅酸镁（Mg2Si3O8nH2O）写成氧化物的形式为 。2MgO.3SiO2.nH2ONa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3 硅元素硅元素单质硅单质硅Si + F2Si + HFSi + NaOH 加热能与某加热能与某些非金属单些非金属单质质(O2、Cl2)反应反应O2Na2SiO3、CaSiO3二氧化硅是光导纤维二氧化硅是光导纤维的主要原料，光导纤的主要原料，光导纤维可用作通讯材料和维可用作通讯材料和制造医用内窥镜等制造医用内窥镜等硅可制造集成路、太硅可制造集成路、太阳能电池等；硅合金阳能电池等；硅合金可用来制造变压器铁可用来制造变压器铁芯、耐酸设备等芯、耐酸设备等只有化合态只有化合态SiO2硅酸盐硅酸盐C 高温高温HF无游离态无游离态常温不活泼常温不活泼
