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1、 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角硅硅二、二氧化硅和硅酸二、二氧化硅和硅酸(朱有兵）朱有兵）一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（、二氧化硅（SiO2）(1)二二氧氧化化硅硅存存在在无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶玛瑙玛瑙结晶形（石英晶体结晶形（石英晶体）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。硅原子硅原子SiO2四面体四面体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,用用SiO2来表示来表示二氧二氧 化硅的组
2、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（二）二氧化硅的结构（二）二氧化硅的结构 根据上述二氧化硅的结构及根据上述二氧化硅的结构及学过的二氧化碳的性质你能否学过的二氧化碳的性质你能否判断其有何物理和化学性质及判断其有何物理和化学性质及用途呢？用途呢？1、实验室盛装、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞用橡胶塞而不用玻璃塞？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，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而
3、要用橡胶塞。溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O图图 4-6 实验室盛放实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶溶液的试剂瓶3、某同学根据、某同学根据SiO2既可与碱反应既可与碱反应,也能与也能与氢氟氢氟酸反应酸反应,推断推断SiO2为两性氧化物为两性氧化物.是否正确是否正确?2、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能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不 能用能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。SiO2 4HF=SiF4 2H2O 此反应常用于雕刻玻璃此反应常用于雕刻玻璃 不正确。因
4、为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不跟不正确。因为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不跟其它酸反应，而是属于酸性氧化物。其它酸反应，而是属于酸性氧化物。小结小结:二氧化硅的化学性质二氧化硅的化学性质可以与碱和碱性氧化物反应可以与碱和碱性氧化物反应与氢氟酸反应（腐蚀玻璃）与氢氟酸反应（腐蚀玻璃）SiO2 2OHSiO32H2OSiO2 CaO CaSiO3高温SiO2+4HF=SiF4+2H2O 二氧化碳二氧化碳 二氧化硅二氧化硅 状态状态 物理性质物理性质化化学学性性质质与水反应与水反应与碱反应与碱反应与碱性氧与碱性氧化物反应化物反应与酸反应与酸反应 用用 途途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na
5、2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反应不反应SiOSiO2 2 2NaOH2NaOH=NaNa2 2SiOSiO3 3 H2OH2OSiOSiO2 2CaOCaO=CaSiO=CaSiO3 3固固 态态熔点低熔点低气气 态态熔点高、硬度大熔点高、硬度大 SiOSiO2 2 4HF4HF=SiF=SiF4 4 2H2H2 2O O 人工降雨，灭火等人工降雨，灭火等 装饰、石英坩埚、光纤装饰、石英坩埚、光纤（三）、二氧化硅的物理和化学性质（三）、二氧化硅的物理和化学性质主要用作装饰、石英坩埚、光纤主要用作装饰、石英坩埚、光纤（四）、二氧化硅的用途（四）、二氧
6、化硅的用途现代通信用光缆现代通信用光缆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想一想想一想：怎样设计实验制取：怎样设计实验制取H H2 2SiOSiO3 3呢？呢？2、硅酸、硅酸 （H2SiO3）温馨提示：CO2H2OH2CO3，但是，但是SiO2不能与水直接不能与水直接化合成化合成H2SiO3。(1)性质:硅酸是一种白色固体，溶解度很小，而且是一种硅酸是一种白色固体，溶解度很小，而且是一种弱酸弱酸,酸性比酸性比H2CO3还弱。还弱。(2)制备:制取原理：强酸制弱酸制取原理：强酸制弱酸现象现象结论结论化学方化学方程式程式离子方离子方程式程式滴入酚酞后
7、溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生液红色变浅至无色，同时有白色胶状沉淀产生 a、Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性，b、可溶性硅酸、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，c、先形、先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶，d、静置则形、静置则形成硅酸沉淀。成硅酸沉淀。阅读课本阅读课本P65并并探究实验探究实验4-1Na2SiO3+2HCl=2NaCl +H2SiO3SiO32-+2H+=H2SiO3 生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸
8、溶胶，经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶硅胶”。常常。常常用用做干燥剂。做干燥剂。（3）用途硅橡胶简介硅橡胶简介神奇的硅橡胶神奇的硅橡胶 改变我们的生活改变我们的生活硅橡胶简介硅橡胶简介:硅橡胶是含有硅氧键（Si-O）的线型高分子弹性体，因而具有很高的热稳定性。并具有优异的耐臭氧老化、氧老化、光老化和天候老化的性能，同时具有优良的电绝缘性能、防霉性能和高透气性能，可以制作很多模型制品，如各种 O 型圈、垫片、皮碗、油封、活门、减震器及膜片等。由于硅橡胶具有生理惰性、无毒，与其他材料无粘着能力，并能经受多次蒸煮消毒的特点，广泛用于医疗卫生和食品工业方面，如人造心脏瓣膜
9、、人造喉、人造血管、奶嘴和药瓶塞等。作为各种电子管或电气元件的涂层、密封，具有防潮、避尘、防震以及改进电性能的效果。SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3Na2SiO3 +H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3用什么实验事实能够证明用什么实验事实能够证明硅酸的酸性比碳酸弱？硅酸的酸性比碳酸弱？向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体，出现向可溶性硅酸盐溶液中通入二氧化碳气体，出现白色浑浊，即用白色浑浊，即用H2CO3可制得可制得H2SiO3，可证明，可证明H2SiO3 的酸性比的酸性比H2CO3弱。（强酸制弱酸）弱。（强酸制弱酸）新型陶瓷新型陶瓷人人造造关关节节二、硅酸盐1、定
10、义：、定义：硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称 2、性质：、性质：硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的硅酸盐种类很多，大多数难溶于水，最常见的可溶性硅酸盐是可溶性硅酸盐是Na2SiO3，K2SiO33、表示方法：、表示方法：（1）化学式法：）化学式法：适用于简单的硅酸盐如：适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。等。活泼金属氧化物活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅二氧化硅水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其水。氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数
11、。他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。硅酸钠：硅酸钠：NaNa2 2SiOSiO3 3 Na Na2 2O OSiOSiO2 2 硅酸钙：硅酸钙：CaSiOCaSiO3 3 CaO CaOSiOSiO2 2高岭石：高岭石：AlAl2 2(Si(Si2 2O O5 5)(OH)(OH)4 4 AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O 正长石：正长石：KAlSiOKAlSiO3 3不能写不能写 K K2 2O OAlAl2 2O O3 33SiO3SiO2 2，应写成应写成K K2 2O OAlAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2（2）氧化物法：）氧化物法
12、：4、硅酸盐在自然界的转化、硅酸盐在自然界的转化 硅酸盐矿石长期受到空气中的二氧化硅酸盐矿石长期受到空气中的二氧化碳和水的侵蚀后碳和水的侵蚀后,逐渐风化分解逐渐风化分解,生成的生成的可溶物质随雨水流入江河、海洋，留下可溶物质随雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤胶体，因其表面积大量的黏土形成土壤胶体，因其表面积巨大且一般带负电，能吸收巨大且一般带负电，能吸收NH4+，K等等营养离子，从而具有保肥能力。营养离子，从而具有保肥能力。硅酸盐是如何具有保肥能力的？硅酸盐是如何具有保肥能力的？5、硅酸钠（、硅酸钠（Na2SiO3）硅酸钠是白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻硅酸钠是白色固体，易溶于
13、水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，是一种璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，是一种矿物胶，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。矿物胶，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。阅读课本阅读课本P77并并探究实验探究实验4-2放入蒸馏水放入硅酸钠饱和溶液 现 象 结 论 水分蒸发后燃烧水分蒸发后燃烧 水分蒸干后不燃烧水分蒸干后不燃烧硅酸钠能防火硅酸钠能防火水不能防火水不能防火（1）、硅酸钠的物理性质）、硅酸钠的物理性质硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什硅酸钠水溶液久置在空气中会出现什么现象？为什么？么现象？为什么？硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色硅酸钠水溶液久置在空气中会出现
14、白色浑浊。因为发生下列反应：浑浊。因为发生下列反应：（2）、硅酸钠化学性质）、硅酸钠化学性质 硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性好。烧，不易被腐蚀，热稳定性好。Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3（3）、用途）、用途 可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的黏合剂和木材、织物的防腐剂及防火剂黏合剂和木材、织物的防腐剂及防火剂与盐反应与盐反应与酸反应与酸反应Na2SiO3+2HCl=2NaCl +H2SiO3CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl你能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗你
15、能指出常见的硅酸盐产品有哪些吗 生生物物陶陶瓷瓷结结构构陶陶瓷瓷氧化铝氧化铝(Al2O3)陶瓷陶瓷氮化硅氮化硅(Si3N4)陶陶瓷瓷课堂练习1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是（）A.熔点很高 B.与水反应生成对应的酸 C.可与烧碱反应生成盐 D.坚硬2.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（）A.纯碱溶液 B.盐酸 C.硫酸 D.苛性钠溶液3、下列试剂能贮存在磨口玻璃塞试剂瓶里的是（）A.HF溶液 B.KOH溶液 C.盐酸 D.水玻璃BAC6.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（）A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3 C.Na2ONa2CO3 D.SiO2H2SiO3 4.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（）A.CO2溶于水形成碳酸，溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水难溶于水 B.CO2通入可溶性硅酸盐中析出通入可溶性硅酸盐中析出C.高温下高温下SiO2与碳酸盐与碳酸盐 反应生成反应生成CO2D.氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，通入可溶性硅酸盐溶液中生成硅酸盐溶液中生成硅酸硅酸沉淀沉淀5.能将Na2SiO3、CaCO3、SiO2三种白色粉末鉴别开来的试剂是（）A.NaOH溶液 B.水 C.氢氟酸 D.稀盐酸BCD