第一節(jié) 無機非金屬材料主角(課時1)

1、太陽能電池太陽能電池大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路光纖光纖陶瓷陶瓷玻璃玻璃水泥水泥第四章第四章 非金屬及其化合物非金屬及其化合物第一節(jié)第一節(jié) 無機非金屬材料的無機非金屬材料的主角主角硅硅u硅的分布與存在硅的分布與存在分布分布：自然界中分布廣泛，在地殼中：自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位居第二位，僅次于氧，僅次于氧。是構成礦物和巖石的基本元素。是構成礦物和巖石的基本元素。存在存在：沒有游離態(tài)，：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)只有化合態(tài)。主要以。主要以氧化氧化物及硅酸鹽的形式物及硅酸鹽的形式存在。是一種存在。是一種親氧元素親氧元素。Si從原子結構認識硅從原子結構認識硅C最外層都含有最外層都含有4 4個電子

2、，在化學反應中既不易失去也個電子，在化學反應中既不易失去也不易得到電子，主要形成正四價化合物。不易得到電子，主要形成正四價化合物。自然界無單質硅存在，而碳有穩(wěn)定的單質存在。自然界無單質硅存在，而碳有穩(wěn)定的單質存在。 不同點：不同點：相同點：相同點：碳是構成有機物的主要元素，碳是構成有機物的主要元素，統(tǒng)治了有機界統(tǒng)治了有機界。硅是構成巖石與許多礦物的基本元素，統(tǒng)治了無機硅是構成巖石與許多礦物的基本元素，統(tǒng)治了無機礦物界。礦物界。一、二一、二氧化硅和硅酸氧化硅和硅酸1 1、二氧化硅、二氧化硅(SiO(SiO2 2) )(1)(1)二氧化硅的存在與用途二氧化硅的存在與用途天然二氧化硅天然二氧化硅(

3、(硅石硅石) )結晶形結晶形（石英晶體）（石英晶體）無定形無定形硅藻土硅藻土水晶水晶瑪瑙瑪瑙紫水晶紫水晶薔薇石英薔薇石英黃水晶黃水晶水晶水晶瑪瑙瑪瑙根據(jù)根據(jù)SiO2的存在及應用，請的存在及應用，請分析分析：1 1、SiOSiO2 2具有哪些物理性質？具有哪些物理性質？2 2、SiOSiO2 2的化學穩(wěn)定性如何？的化學穩(wěn)定性如何？3 3、SiOSiO2 2的這些性質是由什么決定的？的這些性質是由什么決定的？熔點熔點高高(1610)(1610)，硬度大，難溶于水，透硬度大，難溶于水，透光率高。光率高?；瘜W性質很穩(wěn)定，不活潑化學性質很穩(wěn)定，不活潑結構決定性質！結構決定性質！四面體四面體的空間網狀結構

4、的空間網狀結構，性質，性質很很穩(wěn)定！穩(wěn)定！ 二氧化硅的晶體結構二氧化硅的晶體結構10928約約180SiO(2)(2)二氧化硅的性質二氧化硅的性質物理物理性質性質化學化學性質性質思考：為什么思考：為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶實驗室中盛放堿液的試劑瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中含有要用橡皮塞而不能用玻璃塞（玻璃中含有SiO2）？與堿溶液反應與堿溶液反應SiO2+2NaOH=Na2SiO3 +H2O比較：比較：CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OSiO2+ Ca(OH)2 =CaSiO3+H2O比較：比較：CO2+ Ca(OH)2 =CaCO3+H2O水玻璃水玻璃與堿性氧化物反應與堿性氧

5、化物反應 SiO2與與CO2一樣都是一樣都是酸性氧化物酸性氧化物！不！不同的是同的是CO2可以與水反應，可以與水反應，SiO2不能。不能。SiO2+Na2ONa2SiO3比較：比較：CO2+Na2ONa2CO3SiO2+CaOCaSiO3比較：比較：CO2+CaO=CaCO3高溫高溫（煉鐵造渣）（煉鐵造渣）高溫高溫與鹽反應與鹽反應Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高溫高溫高溫高溫工業(yè)上制玻璃的原理工業(yè)上制玻璃的原理與氫氟酸與氫氟酸(HF)(HF)反應反應注意：注意：SiOSiO2 2不與不與HClHCl、H H2 2SOSO4 4、HNOH

6、NO3 3等等反應，反應，HFHF是唯一與是唯一與SiOSiO2 2反應的酸反應的酸！故故SiOSiO2 2不是不是兩性氧化兩性氧化物物。思考：玻璃上這些精美的雕花是怎么形成的？思考：玻璃上這些精美的雕花是怎么形成的？SiOSiO2 2+4HF+4HFSiFSiF4 4+2H+2H2 2O O物物 質質二氧化硅二氧化硅(SiO2)二氧化碳二氧化碳(CO2)與水反應與水反應-與酸反應與酸反應-與堿反應與堿反應與堿性氧化與堿性氧化物反應物反應CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3SiO2+4HF=SiF4 +2H2OSiO2+2NaOH=N

7、a2SiO3+H2OSiO2+ Na2O=Na2SiO3高溫高溫SiO2與與CO2化學性質的比較化學性質的比較 (3)(3)二氧化硅的用途二氧化硅的用途由于由于SiOSiO2 2具有優(yōu)良的物理化學性能，加上具有優(yōu)良的物理化學性能，加上SiOSiO2 2在自然界的廣泛存在，因此從古到今都被人在自然界的廣泛存在，因此從古到今都被人類廣泛地應用。類廣泛地應用。2、硅酸（硅酸（H2SiO3）制備制備現(xiàn)象現(xiàn)象：化學方程式：化學方程式： 實驗實驗4-14-1在試管中加入在試管中加入1ml1ml飽和飽和NaNa2 2SiOSiO3 3溶液，再滴溶液，再滴入入1 12 2滴酚酞溶液，再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸

8、，滴酚酞溶液，再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時停止。靜邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時停止。靜置。仔細觀察變化過程及其現(xiàn)象。置。仔細觀察變化過程及其現(xiàn)象。紅色褪去，并有紅色褪去，并有軟而透明的膠凍狀的軟而透明的膠凍狀的凝膠凝膠生成。生成。NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=H+2HCl=H2 2SiOSiO3 3 ( (膠體膠體) ) +2NaCl +2NaCl 也可以：也可以：NaNa2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=HO=H2 2SiOSiO3 3+Na+Na2 2COCO3 3強酸制弱酸強酸制弱酸性質性質物理性質：

9、物理性質：化學性質：化學性質：無色透明、難溶于水無色透明、難溶于水H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O不穩(wěn)定不穩(wěn)定（比（比H H2 2COCO3 3穩(wěn)定），受熱易分解穩(wěn)定），受熱易分解 H2SiO3 = H2O + SiO2弱酸弱酸性。只能與強堿發(fā)生中和性。只能與強堿發(fā)生中和反應。反應。H2SiO3分子大小在膠體范圍分子大小在膠體范圍，逐漸聚合而形成，逐漸聚合而形成硅酸硅酸溶膠（能流動）溶膠（能流動），當硅酸的濃度較大時，就會形成，當硅酸的濃度較大時，就會形成硅硅酸凝膠（不能流動）酸凝膠（不能流動），硅酸凝膠經過，硅酸凝膠經過干燥脫水就形成干燥脫水就形成硅膠硅膠。硅膠

10、的用途：干燥劑（吸水），硅膠的用途：干燥劑（吸水），吸附劑（多孔），催化劑的載體。吸附劑（多孔），催化劑的載體。1 1、下列敘述中，正確的是（、下列敘述中，正確的是（ ）A A、自然界中存在大量單質硅、自然界中存在大量單質硅B B、石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅、石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C C、二氧化硅的化學性質活潑，能跟酸、堿發(fā)生化、二氧化硅的化學性質活潑，能跟酸、堿發(fā)生化學反應學反應D D、自然界中二氧化硅都存在于石英礦中、自然界中二氧化硅都存在于石英礦中B2 2、要除去要除去SiOSiO2 2中的中的CaOCaO雜質，最適宜的試劑是雜質，最適宜的試劑是（ ）A A、

11、純堿溶液、純堿溶液 B B、硫酸、硫酸 C C、鹽酸、鹽酸 D D、燒堿溶液、燒堿溶液C3 3、證明生石灰中既混有石英、又混有石灰石、證明生石灰中既混有石英、又混有石灰石的正確方法是（的正確方法是（）A A、加入過量鹽酸，觀察是否有氣泡冒出、加入過量鹽酸，觀察是否有氣泡冒出B B、加入過量燒堿溶液，觀察是否有固體溶解、加入過量燒堿溶液，觀察是否有固體溶解C C、加熱至高溫、觀察是否有氣泡冒出，是否、加熱至高溫、觀察是否有氣泡冒出，是否有硅酸鈣生成有硅酸鈣生成D D、先加入過量鹽酸攪拌，觀察是否有不溶物、先加入過量鹽酸攪拌，觀察是否有不溶物剩余及氣泡出現(xiàn)；若有不溶物則濾出，投入到剩余及氣泡出現(xiàn)；若有不溶物則濾出，投入到氫氧化鈉溶液中看其是否溶解。氫氧化鈉溶液中看其是否溶解。D4 4、下列關于二氧化硅的用途說法正確的是（、下列關于二氧化硅的用途說法正確的是（）制造水泥；制光導纖維；制造手表；制造水泥；制光導纖維；制造手表；制坩堝；制首飾制坩堝；制首飾A A、 B B、 C