高一化學(xué)硅與硅酸鹽

1、硅與硅酸鹽一、硅(1)、硅在自然界中的含量： 硅在地殼中的含量居第二位(含量第一位的為氧元素)。(2)硅在自然界中的存在形式： 自然界中無(wú)單質(zhì)硅，硅元素全部以化合態(tài)存在，如二氧化硅、硅酸鹽等硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤，約占地殼總量的90%以上。 (3)單質(zhì)硅的物理性質(zhì)： 單質(zhì)硅有晶體硅和無(wú)定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)很高，硬度很大(晶體硅的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于金剛石)。晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料（硅太陽(yáng)能電池，電腦的中央處理器（CPU）(4)單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)：在常溫下，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑

2、，不與O2、Cl2、H2SO4、HNO3等發(fā)生反應(yīng)，但能與F2、HF和強(qiáng)堿反應(yīng)。例如：Si + 2NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2在加熱時(shí)，研細(xì)的硅能在氧氣中燃燒：Si + O2 SiO2 (5)用途：硅可用來(lái)制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件，還可制成太陽(yáng)能電池。利用硅的合金，可用來(lái)制造變壓器鐵芯和耐酸設(shè)備等。(6)工業(yè)制法 二、二氧化硅 (1)二氧化硅在自然界中的存在： 天然二氧化硅叫硅石。石英的主要成分為二氧化硅晶體，透明的石英晶體叫做水晶，含有有色雜質(zhì)的石英晶體叫做瑪瑙。二氧化硅是一種硬度很大、熔點(diǎn)很高的固體。(2)化學(xué)性質(zhì)：是酸性氧化物 具有酸性氧化物的通性，

3、與堿及堿性氧化物反應(yīng)SiO2 + 2NaOH(水溶液中或熔融態(tài)) Na2SiO3 + H2OSiO2+CaO CaSiO3注意 a由于SiO2與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成了粘性很強(qiáng)的Na2SiO3溶液，因此盛放堿性的試劑瓶不能用玻璃塞，以防止瓶塞和瓶子粘在一起Na2SiO3俗稱(chēng)“泡花堿”，易溶于水，其水溶液俗名“水玻璃”，是一種礦物膠，可做黏合劑。bSiO2不溶于水，也不與水反應(yīng)因此，不能通過(guò)SiO2與H2O反應(yīng)的方法來(lái)制取其對(duì)應(yīng)的水化物硅酸(H2SiO3)制取H2SiO3的方法如下：Na2SiO3 + 2HCl 2NaCl + H2SiO3或 Na2SiO3 + CO2 + H2O Na2CO3 +

4、H2SiO3硅酸(H2SiO3)不溶于水，其酸性比H2CO3還弱。在高溫下與碳酸鹽的反應(yīng)（弱酸制強(qiáng)酸）SiO2 + Na2CO3 =高溫= CO2 ­+ Na2SiO3SiO2 + CaCO3 =高溫= CO2 ­ + CaSiO3 不與酸反應(yīng)（除氫氟酸以外） 4HF + SiO2SiF4 ­+ 2H2OSiO2是玻璃的主要成分，因此盛氫氟酸的試劑瓶不能用玻璃容器（可用塑料瓶）。玻璃花雕刻工藝。弱氧化性SiO2 +2C =高溫= Si+ 2CO ­(3)用途：二氧化硅是制造高性能通訊材料光導(dǎo)纖維的重要原料。石英用來(lái)制造石英電子表、石英鐘。較純凈的石英用來(lái)

5、制造石英玻璃，石英玻璃常用來(lái)制造耐高溫的化學(xué)儀器。水晶常用來(lái)制造電子工業(yè)中的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品和眼鏡片等?，旇в糜谥圃炀軆x器軸承、耐磨器皿和裝飾品。三、硅酸鹽(1)自然界中硅酸鹽的存在：硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的主要成分，自然界中存在的各種天然硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的5。粘土的主要成分是硅酸鹽。粘土是制造陶瓷器的主要原料。(2)用氧化物的形式來(lái)表示硅酸鹽的方法：先將硅酸鹽中所含的各元素用氧化物形式表示；將各種氧化物按下列順序進(jìn)行排列，各氧化物之間用“· ”開(kāi)。例如：金屬氧化物(有多種金屬氧化物時(shí)按金屬活動(dòng)順序表排列)SiO2H2ONa2SiO3： Na2O·SiO2 A1

6、2(Si2O5)(OH)4： A12O3·2SiO2·2H2O2硅酸鹽工業(yè)硅酸鹽工業(yè) 以含硅物質(zhì)為原料經(jīng)加熱而制成硅酸鹽產(chǎn)品的工業(yè)，叫做硅酸鹽工業(yè)。如制造水泥、玻璃、陶瓷等的工業(yè)都屬于硅酸鹽工業(yè)。水泥、玻璃、陶瓷的比較水 泥玻 璃陶 瓷生產(chǎn)原料粘土、石灰石、石膏純堿、石灰石、石英(過(guò)量)粘土生產(chǎn)設(shè)備水泥回轉(zhuǎn)窯玻璃窯生產(chǎn)原理將原料磨細(xì)，混合后在水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒，再加入適量石膏，并研成細(xì)粉Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2燒制前在坯體上涂彩釉主要成分硅酸三鈣(3CaO·SiO2)硅酸二鈣(2CaO·SiO2)

7、鋁酸三鈣(3CaO·A12O3)Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2或Na2O·CaO·6SiO2）重要性質(zhì)具有水硬性，跟水摻和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬無(wú)固定熔點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)逐漸熔化（玻璃態(tài)物質(zhì)）具有抗氧性，耐高溫，絕緣，易成形種類(lèi)礦渣硅酸鹽水泥、沸石巖水泥有色玻璃：(加入Co2O3后的玻璃呈藍(lán)色，加入Cu2O后的玻璃呈紅色普通玻璃呈淡綠色是因?yàn)樵现谢煊蠪e2+)、石英玻璃、光學(xué)玻璃、玻璃纖維、鋼化玻璃土器、陶器、炻器、瓷器3新型無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料 最初的無(wú)機(jī)非金屬材料主要是

8、指硅酸鹽材料，所以，硅酸鹽材料也稱(chēng)為傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料隨著科學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，以及人們生活的需要，一些具有特殊結(jié)構(gòu)、特殊功能的新材料被相繼研制出來(lái)，如半導(dǎo)體材料、超硬耐高溫材料、發(fā)光材料等，這些材料稱(chēng)為新型無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特性主要有：能承受高溫，強(qiáng)度大；具有電學(xué)特性；具有光學(xué)特性；具有生物功能高溫結(jié)構(gòu)陶瓷和光導(dǎo)纖維高溫結(jié)構(gòu)陶瓷光導(dǎo)纖維(光纖)氧化鋁陶瓷(人造剛玉)氮化硅陶瓷性能高熔點(diǎn)；高硬度；可制成透明陶瓷；無(wú)毒、不溶于水，強(qiáng)度高；對(duì)人體有較好的適應(yīng)性超硬度，耐磨損；抗腐蝕，高溫時(shí)也抗氧化；抗冷熱沖擊而不碎裂；耐高溫且不易傳熱；本身具有潤(rùn)滑性傳導(dǎo)光能力很強(qiáng)，能同時(shí)傳輸大量信息；抗干擾性能好，不發(fā)生電磁輻射；通訊質(zhì)量高，能防止竊聽(tīng)；質(zhì)量小且細(xì)，不怕腐蝕，鋪設(shè)方便主要用途用作高級(jí)耐火材料