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硅第一节无机非金属材料的主角在地壳中硅的含量为26.3%，仅次于氧。硅是亲氧元素，没有游离态，硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的90%以上。在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要角色。硅的存在与分布图4-1硅的广泛存在从原子结构认识硅哪种元素最外层电子数与Si相同？SiC碳是构成有机物的主要元素硅是构成岩石和许多矿物的主要元素硅和碳一样,其原子既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成四价化合物．结晶形（石英晶体）水晶玛瑙（1）存在硅石无色透明彩色环带状或层状水晶SiO2是硅最重要的化合物，自然界中沙子、石英的主要成分是SiO2。无定形——硅藻土玛瑙1、二氧化硅（SiO2）一、二氧化硅和硅酸每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角。同时每1个O原子周围结合2个Si原子。二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2︰1，用SiO2来表示二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式。[SiO4]四面体结构立体网状结构（2）SiO2的结构（3）二氧化硅的用途由于SiO2具有优良的物理化学性能，加上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。②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本材料，可以制作光导纤维。①沙子是基本的建筑材料。③石英和玛瑙制作饰物和工艺品根据SiO2的存在和用途,请你分析以下问题:SiO2具有哪些物理性质?化学稳定性如何?SiO2的这些性质是由什么决定的?物理性质______________________化学性质______________________SiO2的这些性质是由其________决定的。思考与交流：结构硬度大、熔点高、难溶于水通常条件下，很稳定1：实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？思考与讨论2：实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有SiO2）（4）SiO2的化学性质:①、特性：与氢氟酸反应SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O用氢氟酸刻蚀玻璃（只与氢氟酸反应,不与其它酸反应）（用于雕刻玻璃）②酸性氧化物与碱性氧化物（如CaO）反应SiO2+CaO===CaSiO3高温与强碱（如NaOH）反应SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O硅酸钠俗称水玻璃具有粘性玻璃中的SiO2会与NaOH溶液反应生成带有粘性的物质Na2SiO3，会使瓶塞和瓶口粘在一起。二氧化碳二氧化硅状态物理性质化学性质与水与碱与碱性氧化物与酸用途二氧化碳和二氧化硅的物理化学性质及用途比较CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反应SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O固态熔沸点低气态熔沸点高、硬度大SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O人工降雨，灭火等装饰品、石英坩埚、光纤等高温SiO2+CaO=CaSiO32、硅酸（H2SiO3）(2)制取现象结论化学方程式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，同时有白色胶状物质产生。Na2SiO3溶液呈碱性；硅酸难溶于水Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3(胶体)(1)性质:硅酸是一种白色固体，它不溶于水；是一种弱酸，酸性比碳酸还弱，不能使指示剂变色。（3）用途有白色胶状物质产生Na2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3↓+Na2CO3思考:分析以上制取原理若将CO2通入Na2SiO3溶液中有何现象?(碳酸的酸性强于硅酸的酸性)生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流动），硅酸凝胶(H2SiO3)经老化脱水处理而制得硅胶。硅胶的化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不和任何物质发生反应。具强烈的吸湿性能。硅胶的用途：干燥剂（吸水），吸附剂（多孔），催化剂的载体。药品中的干燥剂小结一、SiO2结构特点物理性质化学性质用途二、H2SiO3物理性质化学性质用途实验室制法SiO32-+2H+==H2SiO3↓SiO32-+H2O+CO2=H2SiO3↓+CO32-极弱酸(酸性比碳酸还弱）H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+H2O练习1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质（）A.熔点很高B.与水反应生成对应的酸C.可与烧碱反应生成盐D.坚硬2.赏心悦目的花瓶是用下列物质的一种对玻璃进行刻蚀而形成的,这种物质是（）A.盐酸B.氢氟酸C.烧碱D.纯碱3.下列试剂不能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里是（）A.HNO3溶液B.KOH溶液C.盐酸D.NaCl溶液BBB试剂二氧化硅氢氧化钠溶液氢氟酸浓硫酸试剂瓶细口瓶，磨口塞广口瓶细口塑料瓶细口瓶，橡皮塞4、实验室有几种试剂，根据它们各自的性质，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行连线。5、下列说法正确的是（）A．SiO2溶于水显酸性B．CO2通入水玻璃(硅酸钠的水溶液）可得硅酸C．SiO2是酸性氧化物，它不溶于任何酸D．SiO2晶体中存在单个SiO2分子B二、硅酸盐硅酸钠（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。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。实验4-2放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火制备木材防火剂的原料2、硅酸盐组成的表示①化学式法：硅酸钠：Na2SiO3硅酸钙：CaSiO3②氧化物法：氧化物（低价•高价）•二氧化硅•水硅酸钠：Na2O·SiO2硅酸钙：CaO·SiO2练习石棉：CaMg3Si4O12氧化物形式CaO·3MgO·4SiO2云母：KAl3Si3O10(OH)2K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O黏土:Al2Si2O7•2H2OAl2O3·2SiO2·2H2O无机非金属材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料陶瓷玻璃水泥高温结构陶瓷压电陶瓷透明陶瓷超导陶瓷3、硅酸盐产品生产原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）生产设备：陶瓷窑高温烧结生产过程：混合-成型-干燥-烧结-冷却主要性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型陶瓷青花瓷描述景德镇陶瓷有这样一句话：薄如纸，声如磬，色如玉。高温SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑高温玻璃Na2O·CaO·6SiO2主要成分：反应原理：生产设备：玻璃窑高温熔融生产原料：纯碱、石灰石、石英（Na2CO3、CaCO3、SiO2）有色玻璃钢化玻璃玻璃有色玻璃:在玻璃中添加有色氧化物如:蓝色氧化钴(Co2O3)红色氧化亚铜(Cu2O)普通玻璃加热接近熔化再急速冷却生产原料：石灰石、黏土（CaCO3、Al2O3·2SiO2·2H2O）水泥主要成分：3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3生产设备：水泥回转窑高温煅烧硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙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（具有均匀微孔结构的铝硅酸盐。）(既耐高温又耐低温的橡胶)高温结构陶瓷几种新型陶瓷材料科学视野高温结构陶瓷在航天事业的运用原因：是因为它具有耐高温，耐氧化，超强，超硬的特点。它可以在各种的环境下使用。同时也是造汽车发动机，喷气发动机的理想材料，大大提高能源的利用率。安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打就产生电火花，将机械能转化为电能。压电陶瓷点火器高压钠灯透明氧化铝陶瓷生物陶瓷这种陶瓷强度大，韧性好，与人体亲和力好。是目前人体骨骼和牙齿的重要移植材料。三、硅单质（1）存在：（2）物理性质：晶体硅是有金属光泽的灰黑色固体，熔点高，硬度大，有脆性。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。单质硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体,晶体硅的结构类似于金刚石。（3）、化学性质常温下硅单质的化学性质不活泼，只与氟气、氢氟酸、强碱溶液反应；加热时能和氧气、氯气、氢气等非金属反应。①.常温下与强碱反应Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑④.加热时，能与O2、Cl2等反应Si+2F2==SiF4②.常温下与HF（氢氟酸）的反应Si+4HF=SiF4↑+2H2↑③.常温下与F2反应Si+O2==SiO2△Si+2Cl2==SiCl4△（4）硅的工业制法第一步：在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法制得粗硅。SiO2＋2C===Si（粗硅）＋2CO↑高温第二步：与氯气反应：Si＋2Cl2===SiCl4加热第三步：生成的SiCl4液体通过精馏，除去其中的硼、砷等杂质，然后用氢气还原：SiCl4＋2H2Si＋4HCl高温（5）、硅的用途硅是一种重要的非金属单质，它的用途非常广泛。作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金硅芯片大规模集成电路太阳能电池小结1.硅酸盐表示方法：①化学式法②氧化物法2.硅酸钠⑴硅酸钠是一种无色晶体，熔点高。⑵硅酸钠易溶于水，水溶液俗称水玻璃，呈碱性。⑶Na2SiO3易吸收空气中的CO2：Na2SiO3+H2O+CO2==2Na2CO3+H2SiO3（胶体）⑷Na2SiO3溶液（水玻璃）—木材防火、黏胶剂等3.硅酸盐产品：水泥、陶瓷、玻璃4.硅①存在与状态；②物理性质；③化学性质④用途。练习1．下列表述正确的是（）A．人造刚玉熔点很高，可用作高级耐火材料，主要成分是SiO2B．在医疗上碳酸钠可用于治疗胃酸过多C．用于现代通讯的光导纤维的主要成分是高纯度的硅D．分散系中分散质粒子的直径：Fe(OH)3悬浊液＞Fe(OH)3胶体＞FeCl3溶液D2.下列说法正确的是()A.二氧化硅溶于水显酸性B.二氧化碳通入水玻璃(Na2SiO3的水溶液)可以得到原硅酸.C.因为高温时,二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳,所以硅酸的酸性比碳酸强.D.二氧化硅是酸性氧化物,它不溶于任何酸B3．将过量的CO2分别通入①CaCl2溶液；②Na2SiO3溶液；③Ca(OH)2溶液；④饱和Na2CO3溶液。最终溶液中有白色沉淀析出的是()A．①②③④B．②④C．①②③D．②③B4、高岭土是制造瓷器的主要原料，其组成可以表示为Al2Si2Ox(OH)y。其中x、y的数值分别是()A．7、2B．5、4C．6、3D．3、6B5．用纯净的石英砂与烧碱溶液反应可以制得水玻璃；将二氧化碳通入水玻璃中可制得透明胶状物。请写出反应的化学方程式及离子方程式。SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2ONa2SiO3+H2O+CO2==H2SiO3↓+Na2CO3