《第一节 无机非金属材料的主角——硅》PPT(1)

氧
化 硅 的
硅 石
存
在 无定形——硅藻土
晶
体
水晶
二
氧
化
硅
玛瑙
玛瑙
硅藻土 中国硅藻土资源丰富。全国10个省(区) 有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有354 处，总保有储量矿石3.85亿吨.仅次于美 国，居世界第2位。在地区分布上，以吉 林最多，占全国储量的54.8%，云南、福 建、河北等地次之。
2.二氧化硅的用途 由于SiO2具有优良的物理化学性能加
第四章 非金属及其化合物
第一节 无机非金属材料的主角----硅
硅在地壳中的含量
硅 的 存 在
金属在地壳镁中2.的00%含量钠2.74% 1
其他 1.20%
氢0.16%
2 钾2.47% 钙3.45% 铁4.75% 3
4
氧48.6%
5Leabharlann 硅26.3%67 铝7.73% 8
9
硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳 中大部分的岩石、沙子和土壤,约 占地壳总量的90%以上。
上SiO2在自然界的广泛存在，因此从 古到今都被人类广泛地应用。
石英制品
水晶
石英、玛瑙
二氧化硅用来制光导纤维
光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。 制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于 通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大， 一对光纤上可同时传送3万门电话。
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2.硅酸盐的表示方法： ①化学式法： 硅酸钠：Na2SiO3 硅酸钙：CaSiO3 ②氧化物法： 硅酸钠：Na2O · 2 SiO
硅酸钙： CaO· 2 SiO
高岭石：Al2O3 · 2SiO2 · 2O 2H
石棉：CaO · 3MgO· 4SiO2
沸石：Na2 O · 2O3 ·3SiO2·2H2O Al 云母： K2O· 2O3 ·6SiO2·2H2O 3Al 长石：K2O ·Al2O3 ·6SiO2 水泥：3CaO · 2 · SiO 2CaO· 2 SiO
玻璃：Na2 O · CaO·6SiO2 粘土： Al2O3 ·2SiO2·2H2O
t
1.下列物质中属于纯净物的是( A ) A.Na2CO3· 2O 10H B.水泥 C.纯净的盐酸 D.普通玻璃 2.下列叙述正确的是( BD ) A.酸均不能与酸性氧化物反应 B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸 C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同 D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同 3.下列物质有固定熔点的是（ C ） A.水泥 B.玻璃 C.Na2O· 2 D.水玻璃 SiO
二氧化硅(SiO2 )
物理性质 熔沸点高、硬度大 与水反应 与碱反应 与碱性氧 化物反应
二氧化(CO2)
熔沸点低硬度小 CO2+H2O=H2CO3
CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
不反应
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
高温
SiO2+CaO== Ca SiO3 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
A．熔点很高 C．坚硬 B．与水反应生成对应的酸 D．可与烧碱反应生成盐
2．下列物质中，主要成分不是SiO2的是 A．金刚砂 B．玛瑙

无 机 非 金 属 材料的 主角— —硅课 件（最 新）高 中化学 必修一 PPT(46 页)
三、硅酸 1．性质： (1)弱酸性： 向Na2SiO3溶液中通入CO2，生成白色沉淀：Na2SiO3＋CO2＋H2O=== H2SiO3↓＋Na2CO3。结论：H2SiO3酸性比H2CO3酸性更__弱____。 (2)不稳定性。 H2SiO3不稳定，受热易分解：H2SiO3==△===SiO2＋H2O。 点拨：硅酸不能使紫色石蕊试液变色。
3．(2019·四川成都七中高一阶段性测试)下列叙述正确的是
(C )
A．SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以SiO2属于两性氧 化物
B．因为Na2CO3＋SiO2=高==温==Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强 C．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂 D．CO2和SiO2都是由分子构成的化合物，所以两者物理性质相似
是还原剂，CO2和SiO2都作氧化剂，C正确；CO2是由分子构成的化合物，SiO2
是由硅原子和氧原子构成的立体网状结构的化合物，不存在单个的分子，两者
结构不同，物理性质相差较大，D错误。
4 ． (2019· 黑 龙 江 哈 尔 滨 六 中 高 一 月 考 ) 诺 贝 尔 物 理 学 奖 曾 授 予 “ 光 纤 之 父”英国华裔科学家高锟以及两位美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯。 光导纤维的主要成分是二氧化硅，下列关于二氧化硅的说法正确的是 ( D )
黏土
主要设备 水泥回转窑
玻璃窑 /
4．特殊功能的含硅物质： (1)金刚砂(SiC)具有类似___金__刚__石___的结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮 磨料。 (2)硅钢(含Si 4%)具有很高的__导__磁__性____，主要用作变压器铁芯。 (3)硅橡胶，既耐高温又耐低温，用于制造火箭、导弹的零件。 (4)人工制造的分子筛(具有均匀微孔结构的铝硅酸盐)，主要用作吸附剂和 __催__化__剂____。

镁橄榄石（Mg2SiO4） 2MgO ·SiO2
钙沸石 Ca(Al2Si3O10) ·3H2O CaO ·Al2O3 ·3SiO2·3H2O
长石：KAlSi3O8
K2O·Al2O3·6SiO2
注意事项：
（1）氧化物之间以“•”隔开； （2）系数配置出现分数应化为整数。
如：KAlSi3Ox
X=8
（1/2K2O·1/2Al2O3·3SiO2） （K2O·Al2O3·6SiO2）
SiO2的特性 (1)酸性氧化物一般能与水反应生成对应的酸,
但SiO2不溶于H2O,不能直接与H2O反应生成 H2SiO3。
(2)非金属氧化物的熔点一般较低,但二氧化硅
的熔点很高。
(3)酸性氧化物一般不与酸反应,但SiO2可以与 氢氟酸反应(只能与酸中的氢氟酸HF反应):
SiO2+4HF = SiF4↑+2H2O。 所以可以用氢氟酸刻蚀玻璃
非金属及其化合物
第一节 无机非金属材料的主角——硅
人工制造出来的单质硅（晶体硅）
硅是信息技术的关键材料
硅太阳能电池
硅芯片
硅元素在地壳中的含量 仅次于氧，居第2位
从原子结构认识硅
C
Si
硅和碳一样,其原子既不易失去电子，也不易得 到电子，所以硅的化学性质不活泼,主要形成 四价化合物
硅是亲氧元素，因此在氧化气氛包 围的地球上，硅主要以熔点很高的 氧化物及硅酸盐的形式存在
硅酸盐产品简介：
主要 产品 原料
主要 反应 设备 条件
主要 反应
主要 成分
纯碱 玻璃 石灰石 玻璃窑 高温
石英
Na2CO3+SiO2= Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2= CaSiO3+CO2↑

SiO2牢固的立体网状结构
1、赏心悦目的雕花玻璃是用下列物质中的一种 对玻璃进行刻蚀而制成的,这种物质是( B ) A .盐酸 B .氢氟酸 C .烧碱 D .纯碱 2、下列物质中，属于酸性氧化物但不能由氧化 物与水反应得到对应酸的是（ B ） A . CO2 B . SiO2 C . SO3 D . Fe2O3
第四章
非金属及其化合物
第一节
无机非金属材料的主角－硅
（第一课时）
主讲：龚彬
无机非金属材料的主角 ----硅
第ⅣA族：碳、硅
碳元素 硅元素
原子 结构
存在 形式 游离态、化合态
化合态（亲氧）
形成了无数种构成人 构成了地壳大部分 自然 类和其它地球生物等 岩石、沙子和土壤， 界中 的有机物，“统治了 “统治了地壳” 分布 有机界”。
石英、水晶、玛瑙、光纤、沙石
如何鉴别真假水晶？
？
硬度：天然水晶硬度大，用碎石在饰品上轻轻划 一下不会留痕迹的是天然水晶；若留有条痕，则 是假水晶…….
SiO2结构 ——立体网状结构 二氧化硅的晶体结构示意图
二氧化硅（SiO2）
（1）物理性质： 坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶 于水，硬度比较大。
Na2SiO3+2HCl==== 2NaCl+H2SiO3 （胶体）
小结：
SiO2的性质
高 硬度大 、
（1）物理性质：熔点
（2）化学稳定性： ①化学性质很不活泼（空间我网状结构“稳 定”） ②能与氢氟酸反应但不与其它酸反应（特性）
③高温能与碱性氧化物反应（酸性氧化物通性）
④ 能与强碱反应（酸性氧化物通性） （ 3）使 SiO2具有这些性质的原因是：
Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3 （胶体）

特别提醒
由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为 了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧 化物法，实际上硅酸盐不是以简单氧化物形 式存在的，而是以种种结构复杂的盐的形式 存在的。
例4 用氧化物的形式表示硅酸盐的组成，其中 正确的是( )
A．钙沸石[Ca(Al2Si3O10)·3H2O]，表示为 Al2O3·CaO·3SiO2·3H2O
3. 硅酸的存在及用途 (1)浓度小时：形成硅酸溶胶； (2)浓度大时：形成 硅酸凝胶。 (3)硅胶
硅酸凝胶经干燥脱水得到的硅酸干凝胶称 为“ 硅胶”，具有强的 吸水性，常用作干燥剂或 催化剂的载体。
三、硅酸盐 1. 概念：硅酸盐是由硅、氧和金属 元素组成的化合物的总称。 2. 硅酸盐的性质
硅酸盐是一类结构复杂的固态物质， 大多不溶于水，化学性质很 。稳定
二、硅酸 1
．硅酸的性质
(1)弱酸性
向Na2SiO3溶液中通入CO2，反应的
化学方程式为Na2SiO3＋CO2＋
H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3。
弱
结论：H2SiO3酸性比H2CO3酸性 。
(2)不稳定性
2. 硅酸的制备
可溶的硅酸盐与较强的酸反应可制得硅酸， Na2SiO3与盐酸反应的化学方程式为Na2SiO3＋ 2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl。
C．钾云母(K2Al6Si6H4O24)，表示为 K2O·2H2O·3Al2O3·6SiO2 D．石棉[CaMg3Si4O12]，表示为 CaO·3MgO·4SiO2
【答案】 D
变式训练
4．钾长石(KAlSi3O8)风化生成高岭土 [Al2Si2O5(OH)4]时反应的离子方程式为：
2KAlSi3O8＋2H2CO3＋5H2O===2K＋＋ 2HCO3－＋4H2SiO3＋Al2Si2O5(OH)4

2、硅酸盐组成表示
活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·SiO2·H2O
硅酸钠（Na2SiO3)
Na2O ·SiO2
镁橄榄石（Mg2SiO4） 2MgO ·SiO2
钙沸石Ca(Al2Si3O10) ·3H2O
CaO ·Al2O3 ·3SiO2·3H2O
K(Al3Si3O10)(OH)2 K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
四、硅酸盐
是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
结构复杂，一般不溶于水，化学性质很 稳定。
硅酸钠（Na2SiO3), 其水溶液俗称水 玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原 料。
实验4-2
放入蒸馏水
放入Na2SiO3饱和溶液
现象
当水分蒸 发后燃烧
当水分蒸发后 不易燃烧
结论 用水玻璃浸泡过的木材或织物制可备防火木材防 火剂的原料
1、与氟气反应：
Si+2F2==SiF4 2、与氢氟酸反应：
Si+4HF==SiF4↑+2H2 ↑
3、与强碱溶液反应：
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2 ↑ 4、与氯气反应：
Si+2Cl2=△=SiCl4 5、与氧气反应
Si+O2高=温=SiO2
晶5.体用硅途的导电性介于导体和半导体之间,
生产设备：水泥回转窑 主要成分：3CaO·SiO2
2CaO·SiO2 3CaO·Al2O3
具有特殊功能的含硅物质
1、碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金 刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂 轮的磨料。
2、硅 钢
（铁合金）
导磁性良 好，用作 变压器铁 芯
3、硅橡胶
4、分子筛