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第四章非金属及其化合物第一节第二节第三节第四节归纳与整理无机非金属材料的主角——硅富集在海水中的元素——氯氨硝酸硫酸硫和氮的氧化物第一节无机非金属材料的主角——硅硅谷siliconvalley“斯坦福科研工业区”是美国电子和计算机工业中心，位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊，圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长48公里，宽16公里的长条形地带上。由于它集中了全世界90％以上的著名半导体公司，而半导体的基本元件是硅片,所以该地区被称为硅谷。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，约占地壳质量的90%以上。（1）含量多，仅次于氧主要以氧化物和硅酸盐的形式存在26.3%岩石、沙子和土壤一、硅（3）无游离态，只有化合态（2）分布广1.存在与分布（亲氧元素）2.原子结构28424+14+6SiC(1)硅与碳的原子结构相似，最外层均有4个电子(2)既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成四价化合物．碳是构成有机物的主要元素硅是构成地壳中岩石和矿物的主要元素单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。熔点高(1410ºC)、硬度大（结构类似金刚石）、是半导体。导电性介于导体和绝缘体之间。3.物理性质：4.化学性质：不活泼（1）常温时只与F2、HF、强碱反应（2）加热时能和O2、Cl2、C、Mg等反应Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑5.硅的工业制法(1)制粗硅SiO2+2C=Si+2CO↑高温(2)粗硅提纯Si+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si+4HClΔΔ6.用途：(1)半导体材料:硅芯片、集成电路、晶体管等(2)光电转换材料：光电池等(3)合金：硅钢（一）二氧化硅(SiO2)石英晶体是结晶的SiO2，无色透明的叫做水晶，具有彩色环带状或层状的叫玛瑙二氧化硅(硅石)结晶形无定形玛瑙水晶二、二氧化硅和硅酸1.存在：玛瑙水晶2.结构四面体结构，每个Si连4个O，每个O连2个Si，是由Si和O按1：2的比例所组成的立体网状结构的晶体。3.物理性质：硬度大、熔点高、不溶于水（1）具有酸性氧化物的通性4.化学性质：稳定，不与水及一般的酸反应（2）具有弱氧化性高温SiO2+2C===Si+2CO↑（3）特性此反应常用于刻蚀玻璃高温与碱性氧化物反应生成盐SiO2＋CaO==CaSiO3SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O与强碱反应生成盐和水SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O（4）与固体盐反应(制玻璃)SiO2＋Na2CO3=Na2SiO3＋CO2↑高温SiO2＋CaCO3=CaSiO3＋CO2↑高温5.用途：(1)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维；(2)石英、玛瑙制作饰物和工艺品。二氧化硅与二氧化碳的比较二氧化碳CO2二氧化硅SiO2物质分类与酸反应与碱性氧化物反应与碱反应与水反应均属于酸性氧化物CO2＋CaO＝CaCO3CaO＋SiO2CaSiO3高温CO2＋2NaOH＝Na2CO3+H2OSiO2＋2NaOH＝Na2SiO3+H2OCO2＋H2O＝H2CO3不反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O不反应答：玻璃中的SiO2与NaOH反应生成有粘胶性的硅酸钠学以致用答：HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。（3）某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,推断SiO2为两性氧化物。是否正确?（1）为什么在实验室中盛放NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？（2）实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？错误。两性氧化物与酸、碱反应生成盐和水现象结论反应式滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成Na2SiO3溶液呈碱性，与酸反应生成了H2SiO3Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体)+2NaCl（二）硅酸(H2SiO3)实验4-1：试管中加入2ｍLNa2SiO3饱和溶液，滴入1滴酚酞试液，再用胶头滴管逐滴滴入稀盐酸，边滴边振荡，至红色变浅并接近消失停止，观察现象。并填写下表：Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl1、制备2、物理性质:白色，胶状，不溶于水的物质3、化学性质（1）弱酸性：比碳酸弱（3）不稳定性：H2SiO3==SiO2+H2O△强酸制弱酸原理（酸性HClH2SiO3）（2）与强碱溶液反应：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2ONa2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓4、硅酸的存在与用途:(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。如何以SiO2为主要原料制取硅酸?SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2ONa2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl学以致用SiO2H2SiO3Na2SiO3三、硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。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。1.定义：2.性质：3.硅酸盐组成的表示方法：硅酸盐的种类很多，结构复杂，为了方便记忆和计算，常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成原则:(1)氧化物排列顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水(2)氧化物之间用“·”隔开(3)原子个数比不变(4)化学计量数配置出现分数应化为整数如:硅酸钠（Na2SiO3）可以写成Na2O·SiO2请用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成：硅酸钠（Na2SiO3）————————————镁橄榄石（Mg2SiO4）————————————高岭土Al2(Si2O5)(OH)4————————————练习：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4.最常见的硅酸盐——Na2SiO3硅酸钠是白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，是一种矿物胶，黏性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。新型陶瓷人造关节高压钠灯高温结构陶瓷1.氧化铝陶瓷陶瓷机械零件随堂练习：1、熔融烧碱应选用的器皿是()A.石英坩埚B.生铁坩埚C.普通玻璃坩埚D.陶瓷坩埚2、下列说法正确的是()A.硅的化学性质不活泼，在自然界中可以以游离态存在B.二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C.二氧化硅溶于水显酸性D.二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸BB3．要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（）A．纯碱溶液B．盐酸C．硫酸D．苛性钠溶液4．下列反应能说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↑5．下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是（）A．烧碱溶液B．浓硫酸C．氢氟酸D．碳酸钠溶液BBC6．制造光导纤维的主要原料是（）A．晶体硅B．二氧化硅C．石墨D．硅酸钠7．下列叙述正确的是（）A．自然界存在大量单质硅B．SiO2与任何酸都不起反应C．光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传输D．SiO2的化学性质活泼，能与很多物质发生化学反应BC8．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．②③B玻璃态物质玻璃没有固定的熔点。没有一定的熔点而在某一温度范围内逐渐软化的物质。（介于晶体与非晶体之间。）实例特性定义玻璃态物质几种常见玻璃简介普通玻璃因混有铁的化合物显浅绿色蓝玻璃红玻璃铅玻璃光学仪器玻璃钢化玻璃光纤玻璃光导纤维：1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父”。比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达20——50Km，保密性能好。在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现出特征颜色。把普通玻璃放在电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大4——6倍，不易破碎。几种常见的玻璃