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1、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【第一课时教学案】硅在地壳中含量26.3，仅次于氧。以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量90以上。在无机非金属材料中，硅元素一直扮演着主角，它位于第3周期，第A族，在碳的下方。Si 比照 C 最外层有4个电子，主要形成四价的化合物。一、二氧化硅SiO2和硅酸一二氧化硅SiO21、存在：硅是是一种亲氧元素，以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在。天然存在的二氧化硅称为硅石，包括结晶形和无定形两大类。石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是水晶，具有彩色环带状或层状的是玛瑙。2、结构：二氧化硅晶体为立体网状结构，根
2、本单元是SiO4，假设干个四面体通过氧原子连接，即每个Si周围结合4个O，每个O为两个四面体所共有，即每个O与2个Si相结合。实际上，SiO2晶体是由Si和O按1：2的比例所组成的立体网状结构的晶体。SiO2的立体网状结构决定了它有良好的物理和化学性质，被广泛应用。如用作玛瑙饰物，制作实验室使用的石英坩埚，用作与信息高速公路骨架的光导纤维。3、物理性质：熔沸点高、硬度大、不溶于水。洁净的SiO2无色透光性好。4、化学性质：化学稳定性好、除HF外一般不与其他酸反响，可以与强碱NaOH反响，是酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反响SiO24HF = SiF4 2H2O SiO2+CaOCaS
3、iO3SiO22NaOH = Na2SiO3H2O因此，不能用玻璃瓶装HF，装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞。二硅酸H2SiO31、性质：酸性很弱弱于碳酸溶解度很小，它不能使紫色石蕊试液变红色。硅酸不稳定：H2SiO3SiO2+H2O 硅酸能与碱反响：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O硅酸在水中易聚合形成胶体。浓度小时硅酸溶胶，浓度大时形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经枯燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的枯燥剂，也可以用作催化剂的载体。2、制备：由于SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比
4、硅酸强的酸反响制得。Na2SiO32HCl = H2SiO32NaCl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【第二课时教学案】二、硅酸盐1、硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称，在自然界分布极广。它是一大类结构复杂的固态物质，大多不溶于水Na2SiO3、K2SiO3除外，化学性质很稳定。2、最简单的硅酸盐是硅酸钠Na2SiO3 ：可溶于水，其水溶液称作水玻璃或泡花碱，是制备硅胶和木材防火剂的原料，也可作肥皂填料和黏胶剂。3、硅酸盐组成的表示：硅酸钠Na2SiO3可表示为：Na2OSiO2石棉CaMg3Si4O12可表示为：CaO3MgO4SiO2长石KAlSi3O8可表示
5、为：K2OAl2O36SiO2普通玻璃的大致组成：CaNa2Si6O14可表示为：Na2OCaO6SiO2水泥的主要成分：3CaOSiO2、2 CaOSiO2、3CaOAl2O3黏土的主要成份A12(Si2O5)(OH)4可表示为：A12O32SiO22H2O4、常用硅酸盐工业产品：玻璃、陶瓷、水泥等，它们是使用量最大的无机非金属材料。传统的硅酸盐陶瓷都是以黏土为原料，经过高温烧结而成的。近年来，具有特殊功能的陶瓷材料开展迅速，如高温结构的陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷和超导陶瓷等。普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉粹，在玻璃窑中熔融制得的。水泥是以黏土和石灰石为主要原料，经研磨、混合
6、后在水泥回转窑中煅烧，再参加适量石膏，研成细粉就得到普通水泥。5、其他具有特殊功能的含硅物质：硅与碳的化合物碳化硅SiC，俗称金刚砂，具有金刚石结构，硬度很大，可用作砂轮、砂纸的磨料；含硅4%的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；人工合成的硅橡胶是目前最好的既耐高温又耐低温的橡胶；人工制造的分子筛一种具有均匀微孔结构的铝硅酸盐，主要用作吸附剂和催化剂等等。三、硅单质1、物理性质：硅与碳相似，有晶体和无定形两种。晶体硅结构类似于金刚石，它是带有金属光泽的灰黑色固体，熔点高1410，硬度大，有脆性，是良好的半导体。2、化学性质：常温下化学性质不活泼。常温可与F2 、HF 、NaOH 反响，加热条件下可与O2、Cl2 等物质反响Si+2NaOH+H2O =NaSiO3+2H2Si+2F2 =SiF4 Si4HF = SiF42H2Si+ O2SiO2Si+ 2Cl2SiCl43、制备：1粗硅制取：SiO2+2C2CO+Si副反响SiO2+3CSiC+2CO2粗硅提纯：Si+ 2Cl2 SiCl44、应用：用途广泛，常用作半导体、晶体管及芯片、光电池等材料