第四章非金屬及其化合物

第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角——硅氧48.6%硅26.3%鋁7.73%鐵4.75%鈣3.45%鈉2.74%鉀2.47%鎂2.00%氫0.16%其他1.20%硅在地殼中含量第二，硅的氧化物及硅酸鹽約占地殼質(zhì)量的90%以上硅的存在與分布：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)(因?yàn)樗怯H氧元素）；自然界中分布廣泛，是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。硅和碳一樣,其原子既不易失去電子，也不易得到電子，所以硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,主要形成四價(jià)化合物例如SiO2和H2SiO3。CSi碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素硅是構(gòu)成巖石和許多礦物的主要元素從原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)硅天然水晶天然瑪瑙天然的SiO2

硅石有結(jié)晶形（石英晶體）無定形——硅藻土水晶瑪瑙一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（SiO2）(1)存在現(xiàn)代通信用光纜光學(xué)纖維胃鏡用光導(dǎo)纖維做無開刀手術(shù)光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈(一)、SiO2的化學(xué)性質(zhì)（很不活潑）高溫1.具有酸性氧化物的通性SiO2＋CaO==CaSiO3與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O硅酸鈉與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽（有粘性）2、特性：只能與酸中的氫氟酸HF反應(yīng)SiO2＋4HF=

SiF4↑＋2H2O此反應(yīng)常用于雕刻玻璃1、SiO2既可與堿反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng),SiO2是不是兩性氧化物？

想一想2、實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。??SiO2+2CSiO2+2Mg＝高溫＝高溫3、在高溫下能與還原劑反應(yīng)Si+2CO↑Si+2MgO可利用這個(gè)反應(yīng)制粗硅思考：在這兩個(gè)反應(yīng)中二氧化硅作什么作用？二氧化碳

CO2二氧化硅

SiO2狀態(tài)氣態(tài)固態(tài)熔沸點(diǎn)很低熔點(diǎn)高，硬度大水溶性微溶于水不溶于水化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與酸——

用途人工降雨，滅火,飲料等P75,圖4－5CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不能SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O

能與氫氟酸反應(yīng)SiO2＋CaO=CaSiO3

高溫CO2＋H2O＝H2CO3

但是SiO2不能與水直接化合成H2SiO3

思考：SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎樣制備H2SiO3呢？

(二)、硅酸（H2SiO3）

H2SiO3是SiO2的對(duì)應(yīng)水化物，一種很弱的酸(酸性比H2CO3還弱)，一種不溶于水的白色固體。（1）制法——由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通過可溶性硅酸鹽與酸反應(yīng)制得的。實(shí)驗(yàn)4-1現(xiàn)象結(jié)論化學(xué)方程式滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，同時(shí)有白色膠狀沉淀產(chǎn)生

a.Na2SiO3溶液呈堿性，b.可溶性硅酸鹽與鹽酸反應(yīng)生成不溶于水的硅酸，c.先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠，d.靜置則形成硅酸沉淀。Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3SiO32-+2H+==H2SiO3離子方程式：2．要除去SiO2中混有的少量CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是A.純堿溶液B.鹽酸C.硫酸D.苛性鈉溶液3．下列反應(yīng)能說明二氧化硅是酸性氧化物的是A．SiO2+2C=====Si+2CO↑B．SiO2+2NaOH=====Na2SiO3+H2OC．SiO2+4HF=====SiF4↑+2H2OD．SiO2+CaCO3=====CaSiO3+CO2↑4．下列物質(zhì)中，不能用玻璃瓶來盛裝的是A.燒堿溶液B.濃硫酸C.HF氫氟酸D.碳酸鈉溶液BBC1.將過量的CO2分別通入：①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④飽和Na2CO3溶液。最終溶液中有白色沉淀析出的是()A．①②③④B．②④C．①②③D．②③B二、硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水。2.硅酸鈉（Na2SiO3),其水溶液俗稱水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。1.是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。3.硅酸鹽的化學(xué)性質(zhì)（1）有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，能耐高溫。（2）硅酸鹽易于酸反應(yīng)Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓

Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓4、硅酸鹽組成表示順序：活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·

H2O，化合價(jià)低的金屬氧化物放在前面。（1）保持原有各元素化合價(jià)不變，按順序?qū)懗龈鞣N元素的氧化物如：硅酸鈉（Na2SiO3)Na2O·SiO2

鎂橄欖石（Mg2SiO4）2MgO·SiO2（２）除氧元素外，其他元素的原子個(gè)數(shù)比符合原來的組成，配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)。鈣沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2OCaO·Al2O3·3SiO2·3H2O陶瓷日用器皿、建筑飾材、衛(wèi)生潔具玻璃普通玻璃:以純堿、石灰石和石英為原料，經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得。(Na2CO3)（SiO2）水泥以黏土和石灰石為主要原料4.分子篩

吸附劑、催化劑

具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽3.硅橡膠良好的彈性新型無機(jī)非金屬材料：新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等科學(xué)視野生物陶瓷人造骨三、硅單質(zhì)1.物理性質(zhì)：（1）存在：硅有晶體硅和無定形硅兩種（自然界中沒有游離態(tài)的硅）。（2）有金屬光澤的灰黑色固體，結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(diǎn)(1410℃)和沸點(diǎn)都很高，硬度大。（3）導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。2、化學(xué)性質(zhì)---形成共價(jià)化合物，化學(xué)性質(zhì)不活潑(1)常溫下，不能與強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)，只能與氟氣、氫氟酸和燒堿等物質(zhì)反應(yīng)。Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4

+2H2Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2(2)加熱條件下，能跟一些非金屬單質(zhì)起反應(yīng)Si+O2==SiO2Si+2H2==SiH4高溫3、制法SiO2+2C===Si+2CO↑（制取粗硅）高溫5.用途晶體硅的導(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)鍵材料硅太陽能電池電腦的中央處理器（CPU）一、選擇題（每小題有1－2個(gè)選項(xiàng)符合題意）1．下列說法中正確的是（）。A．SiO2是酸性氧化物，不溶于任何酸B．水玻璃在空氣中存放易變質(zhì)C．高溫時(shí)SiO2與Na2CO3反應(yīng)放出CO2，所以硅酸比碳酸酸性強(qiáng)D．在硅酸鈉溶液中加入氯化銨溶液產(chǎn)生沉淀BD2．下列物質(zhì)中，不跟燒堿溶液反應(yīng)的是（）A.二氧化硅B.二氧化碳C.硅D．石墨3．常溫下，能跟硅反應(yīng)的物質(zhì)是（）。A.燒堿溶液B.濃硫酸C.濃硝酸D.氫氟酸4．下列含氧酸的酸酐中，不能由單質(zhì)和氧氣直接反應(yīng)得到的是（）。A.H2SO4B.H2CO3C.H2SiO3D.H2SO3DADA5．單質(zhì)A溶于強(qiáng)堿液，A燃燒生成某高熔點(diǎn)的氧化物B，B也不溶于強(qiáng)酸而能與強(qiáng)堿反應(yīng)。B與純堿在高溫下反應(yīng)能生成C和氣體D，氣體D通入C溶液可得白色沉淀E，E放在干燥空氣中易失水變成F，F(xiàn)加熱再失水可得B。寫出分子式：A________B________C________D________E_______F________。并寫出下列反應(yīng)方程式：