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1、非金属及其化合物从沙滩沙滩到用户用户硅是一种非常重要的无机非硅是一种非常重要的无机非金属材料。金属材料。无机非金属材料的主角硅想一想想一想画出画出C、Si的原的原子结构简图，子结构简图，并由此分析：并由此分析：硅的化学性质硅的化学性质活不活泼，为活不活泼，为什么？硅的化什么？硅的化合价主要是多合价主要是多少？少？C:Si:Si原子最外层有四个电子，既不易失电原子最外层有四个电子，既不易失电子，也不易得电子，所以，硅的化学性子，也不易得电子，所以，硅的化学性质不活泼。主要形成四价的化合物。碳质不活泼。主要形成四价的化合物。碳和硅既相似又不同。和硅既相似又不同。碳是构成有机物的主要元素。碳是构成有
2、机物的主要元素。硅是构成岩石和许多矿物的主要元素。硅是构成岩石和许多矿物的主要元素。硅的存在：硅的存在：化合态化合态 硅硅氧化物氧化物SiO2硅酸盐硅酸盐碳碳石灰岩石灰岩碳酸盐碳酸盐氧化物氧化物CO2有机物有机物存存在在形形式式金刚石金刚石石墨石墨一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸你知道吗你知道吗?常温下，单质常温下，单质碳、硅的化学碳、硅的化学性质都不活泼，性质都不活泼，为什么碳在自为什么碳在自然界中有稳定然界中有稳定的单质（金刚的单质（金刚石）存在，而石）存在，而硅却没有？硅却没有？单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，一旦结合就很难被破坏，所以，自
3、然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。（）（）天天然然的的 SiO2 硅硅石石有结晶形（石英晶体）有结晶形（石英晶体）无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶玛瑙玛瑙1二氧化硅（二氧化硅（SiO2）(2)结结 构构每每1个个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原子，原子，Si在中心在中心，O在四个顶角在四个顶角，同时每同时每1个个O原子周围结合原子周围结合2个个Si原子相结合。原子相结合。SiO2四面体四面体不不仅存在于仅存在于SiO2晶体晶体中，而且存在于所中，而且存在于所有硅酸盐矿石中。有硅酸盐矿石中。二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，用，
4、用SiO2来表示来表示二氧二氧 化硅的组成化硅的组成，表示表示O与与Si的原子个数比的原子个数比，不是分子式是不是分子式是化学式。化学式。因此它是具有因此它是具有空间网状结构空间网状结构的晶体。的晶体。决定了决定了SiO2具有优良的具有优良的物理和化学性质物理和化学性质存在广泛、应用广泛的存在广泛、应用广泛的二氧化硅二氧化硅用途：制光导纤维，电子工业重要部件，光用途：制光导纤维，电子工业重要部件，光学仪器，耐高温化学仪器，利用石英晶体制造学仪器，耐高温化学仪器，利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。基本的建筑材料，用石英电子表、石英钟等。基本的建筑材料，用作饰物和工艺品等。作饰物和工艺品等。现
5、代通信光缆现代通信光缆光导纤维光导纤维光光学学纤纤维维胃胃镜镜用用光光导导纤纤维维做做无无开开刀刀手手术术光导纤维手术头灯光导纤维手术头灯物理性质物理性质:_化学稳定性化学稳定性:_硬度大、熔点高、难溶于水硬度大、熔点高、难溶于水很稳定很稳定二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅化学式化学式化学式的化学式的意义意义通常状况通常状况下的状态下的状态硬度硬度水溶性水溶性熔沸点熔沸点（3）性质）性质 二氧化硅和二氧化碳的比较（物理性质）二氧化硅和二氧化碳的比较（物理性质）CO2SiO2表示二氧化碳分表示二氧化碳分子及其组成子及其组成表示二氧化硅晶体中表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比硅氧原子个数比气态气态固
6、态固态很小很小很大很大可溶于水可溶于水不溶于水不溶于水很低很低很高很高SiO2 2的化学性质（很不活泼）的化学性质（很不活泼）讨论讨论：初中学过的酸性氧化物的通性包括哪些方面：初中学过的酸性氧化物的通性包括哪些方面？（以？（以CO2为为例）例）1 1酸性氧化物酸性氧化物酸性氧化物酸性氧化物与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水 SiO SiO2 2 2NaOH=2NaOH=NaNa2 2SiOSiO3 3 HH2 2OO 硅酸钠硅酸钠硅酸钠硅酸钠与碱性氧化物反应生成盐与碱性氧化物反应生成盐与碱性氧化物反应生成盐与碱性氧化物反应生成盐（有黏合性）有黏合性
7、）SiOSiO2 2 CaO CaO CaSiOCaSiO3 3高温高温 与与与与HFHF的反应的反应的反应的反应 SiOSiO2 2 4HF=4HF=SiF4 2H2O此反应常用于雕刻玻璃此反应常用于雕刻玻璃难溶于水，不与水反应难溶于水，不与水反应不与酸反应（除氢氟酸以外）不与酸反应（除氢氟酸以外）讨论：某同学根据讨论：某同学根据SiOSiO2 2既可与碱反应，也能与既可与碱反应，也能与既可与碱反应，也能与既可与碱反应，也能与氢氟氢氟酸反应，推断酸反应，推断SiOSiO2 2为两性氧化物是否正确为两性氧化物是否正确为两性氧化物是否正确为两性氧化物是否正确?2特性特性 二氧化碳二氧化碳二氧化硅
8、二氧化硅空气空气硅石、石英、水晶、硅石、石英、水晶、玛瑙、沙子、硅藻土玛瑙、沙子、硅藻土熔、沸点低，熔、沸点低，微溶于水微溶于水熔点高，硬度大，不溶于水熔点高，硬度大，不溶于水CO2+H2O=H2CO3不反应不反应CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+CaO 高温高温 CaSiO3存存 在在物理性质物理性质不反应不反应与氢氟酸反应与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O化化学学性性质质与水反应与水反应与与NaOH反应反应与与CaO反应反应与酸反应与酸反应3弱氧化性：弱氧化性：SiOSiO2+2C=Si+2
9、CO 想一想想一想2实验室为什么实验室为什么不用玻璃瓶盛装不用玻璃瓶盛装氢氟酸？氢氟酸？1实验室盛装实验室盛装NaOH溶液的试剂溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？而不用玻璃塞？HF能腐蚀玻璃，因此，能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。瓶而要用塑料瓶。NaOH溶液能与玻璃中的溶液能与玻璃中的SiO2反应生成反应生成Na2SiO3，使瓶，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此塞部分粘结而无法打开。因此盛装盛装NaOH溶液的试剂瓶不能溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。用玻璃塞而要用橡胶塞。2硅酸硅酸(H2SiO3)硅酸是一种弱酸，它不溶
10、于水，不能使硅酸是一种弱酸，它不溶于水，不能使指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。指示剂变色，是一种白色粉末状的固体。硅酸凝胶经干燥脱水后得硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称到多孔的硅酸干凝胶，称为为“硅胶硅胶”。思考：刚才讲到思考：刚才讲到SiO2不能直接不能直接和水化合成和水化合成H2SiO3，那怎样制备，那怎样制备H2SiO3呢？呢？实验：向饱和实验：向饱和Na2SiO3溶液中溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸滴入酚酞，再滴入稀盐酸现现 象象结结 论论方程式方程式 滴入酚酞溶液呈滴入酚酞溶液呈红色红色Na2SiO3溶液溶液呈碱性呈碱性Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl
11、实验探究：实验探究：滴入盐酸有硅酸凝胶产生滴入盐酸有硅酸凝胶产生硅酸难溶于水硅酸难溶于水（2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应 H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O（3）不稳定（比）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解稳定），受热易分解 SiO2 是是H2SiO3的酸酐的酸酐 用用H2CO3可制得可制得H2SiO3，可证明，可证明H2SiO3 的的酸性比酸性比H2CO3弱。弱。SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3Na2SiO3 +H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3SiO32-+2H+=H2SiO3Na2SiO3+2HC
12、l=2NaCl+H2SiO3H2SiO3 =H2O+SiO2二二、硅酸盐硅酸盐硅酸盐是由硅硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。氧和金属组成的化合物的总称。结构复杂结构复杂一般不溶于水一般不溶于水化学性质很稳定化学性质很稳定硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3)，其水溶液俗称水玻璃，其水溶液俗称水玻璃 实验2放入放入蒸馏水蒸馏水放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论作木材防火作木材防火剂剂作肥皂填料作肥皂填料黏胶剂黏胶剂当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易燃烧当水分蒸发后不易燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火玻玻 璃璃原料：纯碱、石灰
13、石、石英设备：玻璃窑条件：高温熔融主要反应：主要成分：硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅二氧化硅二氧化硅二氧化硅SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2高温高温高温高温玻玻 璃璃有色玻璃有色玻璃钢化玻璃碎片钢化玻璃碎片加入了不同的金属金属氧化物氧化物普通玻璃加热接近熔化熔化再急速冷却急速冷却玻玻 璃璃水水 泥泥水水 泥泥原料：黏土、石灰石、石膏设备：水泥回转窑条件：煅烧主要成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等陶陶 器器瓷瓷 器器陶陶 瓷瓷原料：黏土条件：高温烧结碳化硅（金刚砂，碳化硅（金刚砂，SiC）硅钢硅钢硅橡胶硅橡胶分子筛分子筛 1制造光导纤维的主要原
14、料是（制造光导纤维的主要原料是（）A晶体硅晶体硅 B二氧化硅二氧化硅 C石墨石墨 D硅酸钠硅酸钠2下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（）A稳定性：稳定性：CO2 SiO2 B酸性：酸性：H2SiO3 H2CO3C熔点：熔点：SiO2 CO2（干冰）（干冰）D导电能力：导电能力：Si CuBC3下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是()A烧碱溶液烧碱溶液 B浓硫酸浓硫酸 C氢氟酸氢氟酸 D碳酸钠溶液碳酸钠溶液4要除去要除去SiO2中的中的CaO杂质，最适宜的试剂是（杂质，最适宜的试剂是（）A纯碱溶液纯碱溶液 B盐酸盐酸
15、 C硫酸硫酸 D苛性钠溶液苛性钠溶液5加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚（）A石英坩埚石英坩埚 B普通玻璃坩埚普通玻璃坩埚 C铁坩埚铁坩埚 D陶瓷坩埚陶瓷坩埚CBC高纯硅的工业制法高纯硅的工业制法 注：注：SiCl4沸点为沸点为57.6 SiCl4+2H2 4HCl+Si（纯）（纯）SiO2+2C 2CO+Si（粗粗）Si(粗粗)+2Cl2 SiCl4高温高温高温高温高温高温三三、硅单质硅单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。而脆的固体。晶体硅的结构类似于金刚石，熔点晶体硅
16、的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很高，硬度大。和沸点都很高，硬度大。导电性介于导体和绝缘体之间。导电性介于导体和绝缘体之间。常温下硅单质的化学性质不活泼。常温下硅单质的化学性质不活泼。物物理理性性质质金刚石、晶体硅的微观结构金刚石、晶体硅的微观结构硅的化学性质硅的化学性质（1 1 1 1）常温下稳定，不与常温下稳定，不与常温下稳定，不与常温下稳定，不与H H H H2 2 2 2SOSOSOSO4 4 4 4、HNOHNOHNOHNO3 3 3 3、Cl ClCl Cl2 2 2 2、O O O O2 2 2 2等强等强等强等强 氧化剂反应，仅与少数物质反应：氧化剂反应，仅与少数物质反应：氧化
17、剂反应，仅与少数物质反应：氧化剂反应，仅与少数物质反应：Si+2FSi+2F2 2=SiF=SiF4 4Si+4HF=SiFSi+4HF=SiF4 4 +2H+2H2 2 Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2 硅的化学性质硅的化学性质（2）加热或高温条件下：）加热或高温条件下：Si+C Si+C SiCSiC Si +O2 SiO2 高温高温v硅在元素周期表中处于金属与非金属的过度位置。硅在元素周期表中处于金属与非金属的过度位置。v作为良好的半导体材料作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。硅的用途硅的用途 半导体晶体管及芯半导体晶体管及芯片的出现片的出现,促进了促进了信息技术革命信息技术革命.大规模集成电路太阳能电池