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1、人工制造出来的单质硅（晶体硅）人工制造出来的单质硅（晶体硅）第一节第一节 第四章 非金属及其化合物氧氧48.6%硅硅26.3%铝铝7.73%铁铁4.75%钙钙3.45%钠钠2.74%钾钾2.47%镁镁2.00%氢氢0.16%其他其他1.20%硅硅在地壳中含量第二，在地壳中含量第二，硅的氧化物硅的氧化物及硅酸盐约占地壳质量的及硅酸盐约占地壳质量的90%以上以上硅的存在与分布硅的存在与分布：没有游离态，只有化合没有游离态，只有化合态态(因为它是亲氧元素）；因为它是亲氧元素）；自然界中分布广泛，自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素是构成矿物和岩石的基本元素。？从原子结构认识从原子结构认识硅硅
2、硅和碳一样硅和碳一样,其原子其原子既不易失去电子，也不易既不易失去电子，也不易得到电子，得到电子，所以硅的化学性质不活泼所以硅的化学性质不活泼,主要形主要形成成四价化合物四价化合物例如例如:SiO2和和H2SiO3及及SiO32-。CSi碳碳是构成有机物是构成有机物的主要元素的主要元素硅硅是构成岩石和许是构成岩石和许多矿物的主要元素多矿物的主要元素从原子结构认识从原子结构认识硅硅天然天然的的SiO2(硅石硅石12%)结晶形（石英晶体）结晶形（石英晶体）无定形（如：硅藻土）无定形（如：硅藻土）水晶水晶玛瑙玛瑙一、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)存在存在S
3、iO2是硅最重要的化合物。是硅最重要的化合物。（2）二氧化硅的用途：二氧化硅的用途：石英制品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光导纤维手术头灯思考与交流思考与交流根据根据SiOSiO2 2的存在和应用，的存在和应用，分析：分析：SiOSiO2 2有哪些物理性质？有哪些物理性质？物理性质：物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水熔点高，硬度大，不溶于水（3）物理性质）物理性质物质物质SiOSiO2 2COCO2 2状态（常温）状态（常温）气体气体熔点、沸点熔点、沸点硬度硬度水溶性水溶性1 1：1 1固体固体1610 1610
4、 2230 高高不溶不溶大大思考：两者性质差别为什么如此大？思考：两者性质差别为什么如此大？-78.5 -56.6 低低四面体结构SiOSiO2平面结构O=C=O直线型直线型干干冰冰的的结结构构物物 质质二氧化硅二氧化硅(SiO(SiO2 2)二氧化碳二氧化碳(CO(CO2 2)与水反应与水反应-与酸反应与酸反应-与碱反应与碱反应与碳反应与碳反应SiO2与与CO2化学性质的比较化学性质的比较 CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+4HF=SiF4+2H2OSiO2+CaO=CaSiO3高温高温SiO2+2C=Si+2CO 高温高温C+CO2=2CO高温高温
5、与碱性氧与碱性氧化物反应化物反应CO2+CaO=CaCO3高温高温SiO2+2NaOH=Na2SiO3(有粘性有粘性)+H2O特殊性：特殊性：二氧化硅是二氧化硅是不溶于水的酸性氧化物，不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应能与氢氟酸反应(一一)、SiO2的化学性质（很不活泼）的化学性质（很不活泼）高温高温高温高温1.具有酸性氧化物的通性具有酸性氧化物的通性SiOSiO2 2 CaO=CaO=CaSiOCaSiO3 3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 H H2 2OO 硅酸钠硅酸钠硅酸钠硅酸钠与碱性氧化物反应生
6、成盐与碱性氧化物反应生成盐（有粘性）有粘性）实验室盛装实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？么用橡胶塞而不用玻璃塞？NaOH溶液能与玻璃中溶液能与玻璃中的的SiO2反应生成反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装因此盛装NaOH溶液的试剂溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。塞。想一想想一想2、特性特性：只能只能与酸中的与酸中的氢氟酸氢氟酸HF反应反应SiOSiO2 2 4HF =4HF =SiF42H2O此反应常用于雕刻玻璃此反应常用于雕刻玻璃此反应常用于雕刻玻璃此反应常用于雕刻玻璃1、S
7、iO2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,SiO2是不是是不是两性氧化物两性氧化物？想一想想一想2、实验室为什么不用、实验室为什么不用玻璃瓶玻璃瓶盛装氢氟酸？盛装氢氟酸？HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。璃试剂瓶而要用塑料瓶。?SiO2+2C高温高温3、在高温下能与还原剂反应、在高温下能与还原剂反应Si+2CO可利用这个反应制可利用这个反应制粗硅粗硅CO2H2OH2CO3 但是但是SiO2不能与水直接化合成不能与水直接化合成H2SiO3 思考思考：SiOSiO2 2不能直接和水化合成不能直接和水化合成H H
8、2 2SiOSiO3 3，那，那怎样制备怎样制备H H2 2SiOSiO3 3呢？呢？(二二)、硅酸（硅酸（H2SiO3）H2SiO3是是一种不溶于水的白色固体。一种不溶于水的白色固体。一种很弱的酸一种很弱的酸(酸性比酸性比H2CO3还弱还弱,不能是紫色石蕊试液变色不能是紫色石蕊试液变色)，（1）制法）制法由于由于SiO2不溶于水，所以硅不溶于水，所以硅酸是通过酸是通过可溶性硅酸盐与酸反应可溶性硅酸盐与酸反应制得的。制得的。实验实验4-1现象现象结论结论化学方化学方程式程式滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红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，同时有白色胶状物产生
9、色变浅至无色，同时有白色胶状物产生 a.Na2SiO3溶液呈碱性，溶液呈碱性，b.可溶性硅酸盐与盐可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸，酸反应生成不溶于水的硅酸，c.先形成硅酸溶胶，先形成硅酸溶胶，后形成硅酸凝胶后形成硅酸凝胶Na2SiO3+2HCl=2NaCl +H2SiO3(胶胶体体)SiO32-+2H+=H2SiO3（胶体胶体）离子方程式：离子方程式：（2）硅酸化学性质）硅酸化学性质 与强碱发生中和反应与强碱发生中和反应 H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O 不稳定（比不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解稳定），受热易分解 用用H2CO3也可制得也可制得H2SiO3，
10、可证明，可证明H2SiO3 的酸的酸性比性比H2CO3弱。弱。SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3（胶体胶体）Na2SiO3 +H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3（胶体）（胶体）H2SiO3 =H2O+SiO2BBC1.将过量的将过量的COCO2 2分别通入：分别通入：CaCl CaCl2 2溶液；溶液；Na Na2 2SiOSiO3 3溶液；溶液；Ca(OH)Ca(OH)2 2溶液；溶液；饱和饱和NaNa2 2COCO3 3溶液；溶液；NaAlONaAlO2 2溶液。溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是最终溶液中有白色沉淀析出的是 ()()A A B B C C D
11、DB2要除去要除去SiOSiO2 2中混有的少量中混有的少量CaOCaO杂质，最适宜的试剂是杂质，最适宜的试剂是 A.A.纯碱溶液纯碱溶液 B.B.盐酸盐酸 C.C.硫酸硫酸 D.D.苛性钠溶液苛性钠溶液3 3下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是下列反应能说明二氧化硅是酸性氧化物的是 A ASiOSiO2 2+2C=Si+2CO+2C=Si+2CO B BSiOSiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O C CSiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O D DSiOSiO2 2+CaCO+CaCO3 3=
12、CaSiO=CaSiO3 3+CO+CO2 2 4 4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.A.烧碱溶液烧碱溶液 B.B.浓硫酸浓硫酸 C.HF C.HF氢氟酸氢氟酸 D.D.碳酸钠溶液碳酸钠溶液高温高温试剂试剂二氧化硅二氧化硅氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液氢氟酸氢氟酸浓硫酸浓硫酸 试剂瓶试剂瓶细口磨口塞细口磨口塞广口瓶广口瓶细口塑料瓶细口塑料瓶细口橡皮塞细口橡皮塞5.5.实验室有五种试剂，根据它们各自的实验室有五种试剂，根据它们各自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进在对应的各种试剂瓶和所装试剂之
13、间进行连线。行连线。天然水晶石英中无色透明的晶体就是通常所说的水晶。天然玛瑙天然玛瑙石英具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。三、硅酸三、硅酸盐结构复杂，一般不溶于水。结构复杂，一般不溶于水。2.硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3),其水溶液俗称其水溶液俗称水玻璃水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料是制备硅胶和木材防火剂等的原料。1.概念：是由概念：是由硅、氧和金属硅、氧和金属组成的化合物的总称。组成的化合物的总称。3.硅酸盐的化学性质硅酸盐的化学性质（1）有很强的热稳定性，能耐高温。）有很强的热稳定性，能耐高温。（2）硅酸盐易与酸反应）硅酸盐易与酸反应 Na2SiO3 +H2O+CO2=Na2CO3
14、+H2SiO3(胶体胶体)Na2SiO3+2HCl=2NaCl +H2SiO3（胶体）（胶体）4 4、硅酸盐组成表示、硅酸盐组成表示顺序：顺序：活泼金属氧化物活泼金属氧化物较活泼金属氧化较活泼金属氧化物物 SiOSiO2 2 H H2 2O O，化合价低的金属氧化物放在前面。，化合价低的金属氧化物放在前面。（1）保持原有各元素）保持原有各元素化合价不变化合价不变，按顺序写出，按顺序写出各种元素的氧化物各种元素的氧化物如：如：硅酸钠（硅酸钠（NaNa2 2SiOSiO3 3)NaNa2 2O SiOO SiO2 2 镁橄榄石（镁橄榄石（Mg2SiO4）2MgO SiO2MgO SiO2 2 普通
15、玻璃（普通玻璃（CaNa2Si6O14）Na2OCaO6SiO2（）除氧元素外，其他元素的原子个（）除氧元素外，其他元素的原子个数比符合原来的组成，配置出现分数时数比符合原来的组成，配置出现分数时应化为整数。应化为整数。钙沸石钙沸石CaAlCaAl2 2SiSi3 3H H6 6O O1313CaOAlCaOAl2 2O O3 33SiO3SiO2 23H3H2 2O O长石长石（KAlSi3Ox）K2OAl2O33SiO2无机非无机非金属材金属材料料硅酸盐硅酸盐产品产品陶瓷陶瓷水泥水泥玻璃玻璃陶瓷：原料陶瓷：原料黏土黏土玻璃：原料玻璃：原料纯碱、石灰石和石英；纯碱、石灰石和石英；水泥：原料水
16、泥：原料黏土和石灰石；加适量黏土和石灰石；加适量石膏；石膏；5.用途用途陶瓷陶瓷日用器皿、建筑日用器皿、建筑饰材、材、卫生生洁具具玻璃玻璃普通玻璃普通玻璃:以纯碱以纯碱 、石灰石和石英、石灰石和石英 为原料，经混合、粉碎，在为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑玻璃窑中熔融中熔融制得。制得。(Na2CO3)（SiO2）Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温高温CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温水泥水泥以黏土和石灰石以黏土和石灰石为主要原料主要原料具有特殊功能的含硅物具有特殊功能的含硅物质1.1.碳化硅（碳化硅（SiCSiC俗称金俗称金刚砂），具有金砂），具有金刚石石的的结构
17、。硬度很大，用作砂构。硬度很大，用作砂纸、砂、砂轮的的磨料。磨料。2.2.硅硅 钢钢 高导磁性高导磁性 用作变压用作变压器铁芯器铁芯4.分子筛分子筛吸附剂、催化剂吸附剂、催化剂 具有均匀微具有均匀微孔结构的铝孔结构的铝硅酸盐硅酸盐3.硅橡胶硅橡胶良好的弹性良好的弹性新型无机非金属材料：新型无机非金属材料：新型陶瓷新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等透明陶瓷、超导陶瓷等生物陶瓷生物陶瓷人造骨人造骨四、硅单质四、硅单质 1.存在：硅有晶体硅和无定形硅两种存在：硅有晶体硅和无定形硅两种（自然界中没有游离态的硅）。（自然界中没有游离态的硅）。2.物理性质：物理性质：
18、（1）有金属光泽的灰黑色固体，结构类似于）有金属光泽的灰黑色固体，结构类似于金刚石，熔点金刚石，熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。和沸点都很高，硬度大。（2）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。3.化学性质化学性质-形成共价化合物，化学性质不活泼形成共价化合物，化学性质不活泼(1)加热条件下，能跟一些非金属单质起反应加热条件下，能跟一些非金属单质起反应Si+O2=SiO24 4、制法、制法SiO2+2C=Si+2CO（制取粗硅）（制取粗硅）高温高温粗硅提纯：Si+Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si(纯)+4HCl高温高温高温高温5.5.用途用途晶体硅的导电性介
19、于导体和半导体之间晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良是良好的好的半导体材料半导体材料,硅是信息技术的关键材料硅是信息技术的关键材料硅太阳能电池硅太阳能电池电脑的中央处理器（电脑的中央处理器（CPU）光电池光电池 电脑芯片电脑芯片实验4-2（硅酸钠的耐热性）放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入NaNa2 2SiOSiO3 3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论当水分蒸当水分蒸发后燃烧发后燃烧当水分蒸发后当水分蒸发后不易燃烧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制备木材防制备木材防火剂的原料火剂的原料一、选择题（每小题有一、选择题（每小题有12个选项符合题意）个选项符合
20、题意）1下列说法中正确的是（）。下列说法中正确的是（）。ASiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸是酸性氧化物，不溶于任何酸B水玻璃在空气中存放易变质水玻璃在空气中存放易变质C高温时高温时SiO2与与Na2CO3反应放出反应放出CO2，所以硅酸比碳酸酸性强所以硅酸比碳酸酸性强D在硅酸钠溶液中加入氯化铵溶液产生沉在硅酸钠溶液中加入氯化铵溶液产生沉淀淀BD2下列物质中，不跟烧碱溶液反应的是（下列物质中，不跟烧碱溶液反应的是（）A.二氧化硅二氧化硅 B.二氧化碳二氧化碳 C.硅硅 D石墨石墨3常温下，能跟硅反应的物质是（）。常温下，能跟硅反应的物质是（）。A.烧碱溶液烧碱溶液 B.浓硫酸浓硫酸 C.浓硝酸
21、浓硝酸 D.氢氟酸氢氟酸4下列含氧酸的酸酐中，不能由单质和氧气下列含氧酸的酸酐中，不能由单质和氧气直接反应得到的是（）。直接反应得到的是（）。A.H2SO4 B.H2CO3 C.H2SiO3 D.H2SO3DADA5单质单质A溶于强碱液，溶于强碱液，A燃烧生成某高熔点的氧化燃烧生成某高熔点的氧化物物B，B也不溶于强酸而能与强碱反应。也不溶于强酸而能与强碱反应。B与纯碱与纯碱在高温下反应能生成在高温下反应能生成C和气体和气体D，气体，气体D通入通入C溶液溶液可得白色沉淀可得白色沉淀E，E放在干燥空气中易失水变成放在干燥空气中易失水变成F，F加热再失水可得加热再失水可得B。写出分子式：。写出分子式：A_B_C_D_E_F_。并写出下列反应方程式：。并写出下列反应方程式：（1）A与强碱溶液的反应与强碱溶液的反应_（2）B与纯碱共熔与纯碱共熔_（3）C与与D反应反应_（4）F失水失水_Si