无机非金属材料的主角-硅
1.4.1 无机非金属材料的主角——硅
结论
化学方程式
实验 4-1
在试管中加入3~5 mL Na2SiO3溶液（饱和Na2SiO3 溶液按1 : 2或1 : 3的体积比用水稀释），滴入1~2 滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边 加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。 静置。仔细观察变化过程及其现象。
现象
生成透明的凝胶
结论
3CaO·Al2O3 黏土的主要成分：Al2O3·2SiO2·2H2O
科 学 视 野 硅酸盐的丰富性和多样性
由于Al和Si在元素周期表中位置相邻、粒子大小 相近，+3价的铝常或多或少地置换硅酸盐中+4价的 硅而形成铝硅酸盐。为了保持电中性，会伴随引入其 他正离子，从而大大增加了硅酸盐品种的多样性和结 构的复杂性，同时也为应用硅酸盐材料提供了更广阔 的选择。硅酸盐岩石长期在水和大气中二氧化碳的侵 蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体。土壤胶体粒 子表面积巨大且带负电，能与NH4+、K+等数十种生 物所需的营养离子相互作用，使土壤具有保肥能力。 这是大自然对人类及地球生物的馈赠，我们应该爱护 大地母亲。保持土壤的良好结构和化学成分，就是保 证农业、牧业和林业持续发展的基础。
二氧化硅
水晶
结晶形：石英
玛瑙
科学视野
SiO2有多种晶型，其基 本结构单元是如图4-2所
示的四面体，每个Si周
围结合4个O，Si在中
心，O在4个顶角；许多
O
这样的四面体又通过顶
角的O相连接，每个O为
两个四面体所共有，即
每个O与2个Si相结合。
原子晶体：物质中所有原子均
通过共价键连接在一起的晶体
共价键，使原 子之间牢固地 结合在一起
SiO2的用途
人教版高一化学必修一无机非金属材料的主角-----硅
为发生下列反应：
Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓ （2）硅酸钠化学性质 硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧， 不易被腐蚀，热稳定性好。
-1-
①与酸反应 Na2SiO3 + 2HCl =2NaCl + H2SiO3↓ ②与盐反应 CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl （3）用途
硅 石
沙子
无定形（硅 藻土）
水晶
水 晶
玛瑙
主要成份： SiO2
主要成份：
SiO2
第四章
非金属及其化合物
(2)结构
二氧化硅晶体是由硅原子和氧原子构成的立体网状结
1:2 ，不存在 构，晶体中硅原子和氧原子的个数比为 ________
单个的 SiO2 分子。在 SiO2 晶体中，每个 Si 原子周围结合
C
人 教 版 化 学
B．镁橄榄石 Mg2SiO4 表示为2MgO·SiO2
C．钾长石 KAlSi3O8表示为K2O·Al2O3·3SiO2 D．高岭石Al2(Si2O5)(OH)4表示为 Al2O3·2SiO2·2H2O 提示：顺序为：活泼金属氧化物、二氧化硅、水。
5、硅酸钠（Na2SiO3） （1）、硅酸钠的物理性质
不 二氧化硅是坚硬、难熔的固体，________ 溶于水， 不导电，纯净的二氧化硅晶体无色透明。
4.物理性质：硬度大，熔沸点高，不溶于水 5.化学性质： 很稳定 .
.
【 讨论 】为什么实验室中盛放碱液的试 剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？(玻璃中含 有SiO2)
一、二氧化硅
5.化学性质： ① 是 酸 性氧化物
人 教 版 化 学
无机非金属材料的主角-硅(hcf)
其他应用领域
陶瓷和玻璃
硅在陶瓷和玻璃制造中用作添加剂， 可以提高产品的硬度和耐热性。
高分子合成
硅在高分子合成中用作催化剂和交联 剂，可以提高聚合物的性能和稳定性 。
05
CATALOGUE
硅的未来展望
硅的新应用领域
半导体材料
随着电子工业的发展，硅作为半 导体材料的需求将持续增长，特 别是在微电子、光电子和集成电
硅酸盐材料的应用
硅酸盐材料广泛应用于建筑、电子、化工、航空航天、医 疗等领域。例如，玻璃可用于窗户、镜片、显示屏等；陶 瓷可用于餐具、工业管道、陶瓷刀具等。
陶瓷和玻璃
陶瓷
陶瓷是以黏土、石英、长石等天然矿物为主要原料，经高温 烧制而成的无机非金属材料。陶瓷具有优良的耐腐蚀、耐磨 损、绝缘等性能，广泛应用于建筑、工业等领域。
03
硅也是许多岩石和矿物的主要 成分，如石英、长石、云母等 。
02
CATALOGUE
无机非金属材料中的硅
硅酸盐
硅酸盐矿物
硅酸盐矿物是地壳中分布最广的矿物，占所有矿物组成的 90%以上。常见的硅酸盐矿物包括长石、云母、黏土矿物 等。
硅酸盐工业
硅酸盐工业是指以含硅元素物质为原料，经加工制成的无 机非金属材料工业。主要产品包括玻璃、陶瓷、水泥、耐 火材料等。
混凝土
混凝土是一种常用的建筑材料，由水泥、骨料（沙、石）和水混合而成。混凝土具有良好的抗压强度和耐久性， 广泛用于建筑、桥梁、隧道等领域。
耐火材料
耐火材料的种类
耐火材料是指能在高温下承受各种物理化学变化和机械作用，并能在各种温度 下保持其物理化学性能的不易燃烧的材料。常见的耐火材料包括耐火砖、耐火 水泥、耐火砂等。
这些矿石经过采矿、选矿、破碎、磨 细等工序后，得到硅含量较高的硅石 粉，作为生产硅的原料。
无机非金属材料的主角——硅课件高考大一轮复习化学
(4)烧结黏土制陶瓷不涉及化学反应 ( × )
(5)氢氟酸刻蚀玻璃的过程不涉及化学变化 ( × )
(6)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料 ( × )
(7)水玻璃可用于生产黏合剂和防火剂 ( √ )
(8)氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 ( √ )
考点一
考点二
核心考点
基础梳理 考点突破
-21-
1.无机非金属材料的分类
传统无 玻璃 有抗腐蚀性、耐高温的优点,但
机非金 水泥 质脆,经不起热冲击
属材料 陶瓷
新型无 机非金 属材料
高温陶瓷 光导纤维 压电陶瓷 生物陶瓷
考点一
考点二
核心考点
基础梳理 考点突破
-22-
2.硅酸盐改写成氧化物形式的方法 (1)氧化物的书写顺序:活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二 氧化硅→水。 (2)氧化物前计量数的配置原则:按配置前后原子个数守恒原则配 置各氧化物的计量数,且不同氧化物间以“·”隔开。 不(能3)写当成氧化12K物2O计·12量Al数2O出3·3现Si分O2数,应时写应成化K为2O整·A数l2,O如3·钾6S长iO石2。:KAlSi3O8
-2-
考纲要求:1.了解碳、硅元素单质及其重要化合物的制备方法,掌握 其主要性质及其应用。 2.了解碳、硅元素单质及其重要化合物对环境的影响。
核心考点
-3-
考点一
考点二
基础梳理 考点突破
碳、硅单质及其重要化合物的性质和用途 1.碳、硅单质 (1)原子结构、自然界存在形态、物理性质及用途。
物质 碳
一般非金属单质为绝缘体 硅为半导体,常用于电子元件
考点一
考点二
核心考点
基础梳理 考点突破
2020高考化学一轮复习专题4-1 无机非金属材料的主角-硅(教案)含答案
第１讲无机非金属材料的主角 —硅考纲要求：1.了解硅单质及其化合物的主要性质及应用。
2.了解硅单质及其化合物对环境质量的影响。
[循着图示·想一想][特色特性·记一记]1．特殊的用途：Si ——半导体材料、太阳能电池板 SiO 2——光导纤维H 2SiO 3——硅胶可作干燥剂Na 2SiO 3(水玻璃)——黏合剂、耐火阻燃材料2．特殊的表示方法：硅酸盐可以用氧化物的形式表示 如Na 2SiO 3→Na 2O·SiO 2 3．特殊的性质：(1)Si 与NaOH 溶液的反应： Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑(2)SiO 2能溶于氢氟酸：SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O (3)H 2CO 3的酸性强于H 2SiO 3：Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓ (4)粗硅的制备：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2C O↑考点一 应用广泛的非金属单质——硅[教材知识层面]1．硅元素的原子结构硅元素位于元素周期表中第三周期ⅣA族，原子结构示意图为；在自然界中均以化合态形式存在。
2．硅单质的性质 (1)物理性质：硅单质为灰黑色固体，有金属光泽、熔点高、硬度大，有脆性。
(2)化学性质——还原性。
①与氢氟酸反应的化学方程式：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑；②与NaOH 溶液反应的化学方程式：Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑； ③与O 2反应：Si ＋O 2△,SiO 2。
3．硅单质的用途半导体材料、太阳能电池、合金材料。
[高考考查层面]命题点1 硅单质的特性非金属的一般规律 硅的特性硅还原性强于碳2C ＋SiO 2=====高温Si ＋2CO↑ 非金属与强碱溶液反应一般不产生H 2 硅可与强碱溶液反应产生H 2： Si ＋2NaOH ＋H 2O===Na 2SiO 3＋2H 2↑ 非金属一般不与非氧化性酸反应Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑[典题示例]判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
第一节 无机非金属材料的主角——硅 第二课时
第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅第二课时学习目标：1．掌握硅酸盐的性质、用途。
2．了解陶瓷、玻璃、水泥等几类硅酸盐产品。
3．了解新型陶瓷和几种具有特殊功能的含硅物质。
重点难点：硅酸盐知识梳理三．硅酸盐1．概念：由组成的化合物的总称。
2．性质：硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，大多数水，化学性质很。
3．最常见的硅酸盐――Na2SiO3（1）性质：溶于水，水溶液俗称，呈性。
（2）用途：是和的原料。
4．硅酸盐组成的表示通常用二氧化硅和金属氧化物的组成形式表示其组成例如：硅酸钠：Na2SiO3：；石棉：；黏土的主要成分：；长石KAlSi3O8：。
5．三种常见的硅酸盐产品6．特殊功能的含硅物质（1）金刚砂（SiC）具有类似的结构，硬度，可以用作砂纸、砂轮磨料。
（2）硅钢（含硅4％）具有很高的，主要用作变压器铁芯。
（3）硅橡胶：既耐又耐，可用于制造火箭，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），主要用作和。
7．新型陶瓷：主要有、、、几类。
四．硅单质单质硅有和两类。
（1）硅的物理性质晶体硅是有光泽的色固体，熔点、硬度、有性，是良好的。
（2）硅的化学性质①硅单质与强碱溶液反应：Si ＋2NaOH ＋H2O = Na2SiO3 + 2H2↑②硅单质与氢氟酸（HF）反应：Si ＋4HF =SiF4↑＋2H2 ↑（3）硅的用途①材料，如硅芯片等。
②新型能源，如等。
知能检测1.下列物质中属于纯净物的是（）A.Na2CO3·10H2OB.水泥C.纯净的盐酸D.普通玻璃2．下列物质有固定熔点的是A．玻璃B．水泥C．水玻璃D．Na2O·SiO23．在实验室熔化NaOH固体，不能选用的坩锅是A ．铁坩锅B ．瓷坩锅C ．铝坩锅D ．石墨坩锅4．在玻璃工业、水泥工业中都用到的原料是 （ ）A ．纯碱B ．石英C ．石灰石D ．粘土5．下列物质稳定性由强到弱的是（ ） ①CaSiO 3,②H 2CO 3,③CaCO 3,④Ca(HCO 3)2A ．①②③④B ．②④③①C ．①③④②D ．①④③②6．高岭土的组成表示为Al 2Si 2Ox(OH)y ，其中x 、y 的数值分别为（ ）A ．7，2B ．6，3C ．5，4D ．3，67．能将CaCO 3 、SiO 2、Na 2SiO 3三种白色粉末鉴别开来的试剂是（ ）A ．苛性钠溶液B ．水C ．氢氟酸D ．稀盐酸8．下列物质的浓溶液，能用磨口玻璃试剂瓶盛放的是（ ）A ．浓H 2SO 4B ．水玻璃C ．苛性钾D ．氢氟酸9．将22.5g 石英与60g 石灰石在高温下反应，产生的气体在标况下的体积为（ ）A ．5.6LB ．11.2LC ．13.44LD ．6.72L10．下列几种物质不能长期暴露在空气中的是（ ）A ．水晶B ．水玻璃C ．醋酸D ．石英11．把26克含有SiO 2的CaCO 3固体在高温下加热到质量不再改变，冷却后称量为17.2克。
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思
《无机非金属材料的主角——硅》的教学与反思无机非金属材料是工程材料中的重要组成部分，其中硅作为无机非金属材料中的主角，其在现代工业和科技领域中发挥着重要作用。
本文将从硅的基本特性、应用领域和未来发展趋势等方面展开教学与反思。
一、硅的基本特性硅是一种化学元素，其化学符号为Si，原子序数为14。
在自然界中，硅以二氧化硅的形式存在于石英石、石英砂等矿石中，是地壳中丰富的元素之一。
硅的晶体结构稳定，具有优良的物理性能，具有高的硬度、良好的化学稳定性等特点，这使得硅在工程材料中具有广泛的应用前景。
硅的晶体结构具有多种形式，其中多晶硅是最常见的形式之一。
多晶硅具有较高的导电性能，因此在半导体行业中应用广泛。
硅还可以通过化学方法合成无机非金属材料，如氧化硅、硅酸盐等，这些化合物在建筑材料、玻璃制造等方面有着重要的应用价值。
二、硅的应用领域硅作为无机非金属材料的主角，在现代工业和科技领域中发挥着重要作用。
硅材料在电子行业中有着广泛的应用。
作为半导体材料，硅在集成电路、太阳能电池、光电子器件等领域发挥着关键作用。
硅在建筑材料领域也有着重要的地位，硅酸盐水泥、硅胶等材料在建筑工程中发挥着防水、绝缘、耐腐蚀等作用。
硅材料还广泛用于玻璃制造、陶瓷生产、化工工艺等领域。
在当今社会中，随着科技的不断发展，硅材料的应用领域也在不断扩展。
硅在微电子器件、生物医学材料、光学器件等领域都有着广泛的应用前景。
对硅材料的深入理解和研究对于推动科技创新和工程技术的发展具有重要意义。
三、硅材料的未来发展趋势在未来，硅材料的发展将会呈现出以下几个趋势。
硅材料的制备工艺将会更加精细化和高效化。
随着科学技术的发展，制备工艺的不断改进将会使得硅材料的品质得到进一步提高，从而满足不同领域的需求。
硅材料的应用范围将会不断扩大。
随着新兴科技的不断涌现，硅材料在电子、光电子、新能源等领域的应用前景将会更加广阔。
人们对硅材料的环保性能和可持续利用性能的要求也会越来越高，这将促使硅材料的制备和应用向着绿色环保的方向发展。
无机非金属材料的主角----硅
学生实验 化学的创造性 碳化硅陶瓷 硅橡胶
硅钢
课后查询：请你课后到图书馆或者上网查询 聚矽亚胺 有关硅的应用方面以及我国在硅领域方面的发 展与潜力方面的资料，补充你的小资料库。
谢谢同学们！
想一想
这些漂亮玻璃杯 图案是怎么雕刻 上去的呢？
育才中学孔德学区 牛巍
比一比
谁的耐火性更好
浸水玻璃的布条
浸蒸馏水的布条
现象:
很快被点燃
不燃烧
结论:硅酸钠溶液有阻燃性，可作耐火材料
干燥剂
硅胶干燥剂是一种高微 孔结构的高活性吸附剂， 通常用硅酸凝胶(H2SiO3) 经老化脱水等一系列后 处理过程而制得。化学 性质稳定，除强碱、氢 如何制备硅酸？ 氟酸外不和任何物质发 生反应。具强烈的吸湿 性能。广泛用于仪器仪 表、设备机械、皮革箱 包、食品药品等的贮存 和运输中的防潮、防霉 和锈蚀。
2005年3月28日，邓中翰接受 国家主席胡锦涛为他颁发的共 和国最高奖励 ――国家科技进 步一等奖。 “中国芯”的诞生 彻底改写了蓬勃发展的中国IT 业无“芯”的历史。
2010年中国“天河 一号”震惊世界 成 全球最快计算机
价值5000元的芯片
金点 沙 成
价值5元的沙子
二氧化硅（silicon dioxide）
高一化学第四章第一课时无机非金属材料主角-硅全解
雕花玻璃
13
在玻璃表面涂上一层石蜡
14
在石蜡上雕刻出花纹，向挖 空部分加少量氢氟酸
15
洗掉酸并去掉石蜡
16
5. 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
均属于酸性氧化物
与酸反应
与碱性氧化 物反应
不反应
CO2 ＋ CaO＝CaCO3
SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O
无机非金属材料的主角--硅 第一课时 二氧化硅和硅酸
硅的概况：在地壳中含量第二
钙
2
.钠7 42
钾 %. 4 7
%2
镁 氢其他 . 000.%716.%2 0 %
3.45%
铁
4.75%
铝 7.73%
硅 26.30%
氧
硅
铝
氧
铁
48.60%
钙
钠
钾
镁
氢
其他
含量：O＞Si ＞Al ＞Fe
硅的存在与分布
含量——仅次于氧，居第二位
②石英晶体中不存在单个的SiO2分子，所有的Si、O原子 连在一起， SiO2只是石英晶体的化学式，而不是分子式。 ③SiO2网状结构决定了SiO2是不溶于水的固体，其熔、 沸点高，硬度大。
④[SiO4]四面体不仅存在于SiO2晶体中，也存在于硅酸盐 中。
3. 二氧化硅的物理性质
根据SiO2的存在，请你分析以下问题： SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？ 你的根据是什么？ SiO2这些性质是由什 么决定的？
高温 CaO＋SiO2 CaSiO3
与碱反应 与水反应
CO2 ＋2NaOH＝
2022化学规范练10无机非金属材料的主角__硅含解析
无机非金属材料的主角-—硅（时间:45分钟满分:100分)一、选择题（本题共10小题，每小题5分,共50分。
每小题只有一个选项符合题目要求）1.（2018广东佛山教学质量检测一)2017年国产大飞机C919试飞成功,化学工作者研发的新材料发挥了重要作用。
下列关于C919的说法中错误的是（）.A.机身涂料中的氢氧化铝有阻燃作用B。
发动机使用的高温陶瓷材料氮化硅属于硅酸盐产品C.使用的碳纤维复合材料能经受许多由温差带来的“冷冻热蒸”的考验D。
使用的第三代铝锂合金具有低密度、高比强度、优良的耐低温等性能(Si3N4)不是硅酸盐产品,B项错误。
2。
下列叙述不正确的是（）。
A.粗硅SiCl4Si的转化均能一步实现B。
甲乙丙的转化中，若甲为焦炭,则丁可能是O2C.单质硅常用作半导体材料和制作光导纤维D.高温下用焦炭还原SiO2制取粗硅解析:粗硅与氯气在高温下化合生成四氯化硅：Si+2Cl2SiCl4，再在高温条件下用氢气还原SiCl4得到纯硅:2H2+SiCl4Si+4HCl，A正确；甲为焦炭,丁为氧气,焦炭不充分燃烧生成CO(乙),CO继续被氧气氧化生成CO2(丙），CO2(丙)在高温时被焦炭（甲）还原为CO(乙)，B正确；单质硅常用作半导体材料,但不能制作光导纤维,SiO2可用来制作光导纤维,C错误；2C+SiO2Si+2CO↑,是工业上制取粗硅的主要反应,D正确.3.（2018太原模拟)下列叙述正确的是(）。
①氧化铝是一种比较好的耐火材料，可用来制造耐火坩埚②氧化铁常用于制作红色油漆和涂料③硅酸钠是制备硅胶和木材防火剂的原料④用纯碱、石灰石、石英为原料可制普通玻璃⑤石灰石、石英和水晶的主要成分都是SiO2A。
①③④⑤ B.②③④⑤C。
①②④⑤ D.①②③④,是一种比较好的耐火材料,可用来制造耐火坩埚，故①正确;②氧化铁俗称铁红，常用于制作红色油漆和涂料，故②正确;③硅酸钠具有黏性,是用来制备硅胶和木材防火剂的原料,故③正确；④工业上以纯碱、石灰石、石英为原料制普通玻璃，故④正确；⑤石灰石的主要成分是碳酸钙,石英和水晶的主要成分都是SiO2，故⑤错误。
4-1《无机非金属材料的主角—硅》
知识点一二氧化硅和硅酸1.硅在自然界中的存在(1)含量硅在地壳中的含量占第二位，仅次于氧。
(2)原子结构特点硅的原子结构示意图为,最外层有4个电子，和碳一样，其原子既不易失去电子也不易得到电子，主要形成四价的化合物。
硅是无机界的主角，碳是有机界的主角。
(3)硅元素的存在硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在，它们占地壳质量的90%以上。
在自然界中，没有游离态的硅，只有化合态的硅。
2.二氧化硅(1)二氧化硅的存在SiO2是硅最重要的化合物，其存在形态有结晶形和无定形两大类，统称硅石。
石英晶体是结晶的二氧化硅，其中无色透明的晶体叫水晶，具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。
沙子中含有小粒的石英晶体。
(2)二氧化硅的结构SiO2晶体有多种晶型，其基本结构单元如图所示：该结构为四面体结构，每个Si周围有4个O，而每个O跟2个Si相结合，所以SiO2是由Si和O按原子个数比为1∶2所组成的具有立体网状结构的晶体，如图所示。
⑶物理性质SiO2的网状结构决定SiO2是不溶于水的固体，熔、沸点高，硬度大。
⑷化学性质①SiO2是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，在一定条件下能与碱性氧化物和碱反应生成盐。
SiO2是硅酸的酸酐，但不与水反应。
a.可以与强碱如NaOH等反应，方程式为：SiO2+ 2NaOH＝Na2SiO3+ H2O特别提醒盛放NaOH（或其他碱性）溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，要用橡胶塞，因玻璃的主要成分之一是SiO2,会与NaOH在常温下反应生成Na2SiO3，特别是瓶颈的磨砂部分更易与NaOH反应。
②特性与氢氟酸(HF)反应——HF是唯一可以与SiO2发生反应的酸。
SiO2化学性质很不活泼，除氢氟酸外不与其他酸反应，SiO2与HF反应的化学方程式为:SiO2 + 4HF ＝SiF4↑+ 2H2O，故氢氟酸可用于刻蚀玻璃。
特别提醒因为SiO2是玻璃的主要成分之一，所以氢氟酸能腐蚀玻璃，因此，氢氟酸在保存时不能盛放于玻璃瓶里，可以存在于塑料瓶里。
无机非金属材料的主角-硅
与水反应
CO2 ＋ H2O＝H2CO3
不反应
二氧化硅
• 因为在二氧化硅晶体中，每一个硅Si周 围结合4个O；同时每个O与2个Si结合。 因此它是Si与O按1 ：2的原子个数比组 成的具有空间网状结构的晶体。 决定了SiO2具有优良 的物理和化学性质P63 [SiO4]四面体不仅存在于SiO2晶体中,而 且存在于所有硅酸盐矿石中.
物理性质： 难溶于水，熔点高，硬度大。
化学稳定性： 化学性质稳定，不活泼 原因：由SiO2的空间网状结构决定的
[思考与交流]: 据SiO2的存在和应用， 分析下列问题： 1.二氧化硅具有哪些物理性质? 2.化学稳定性如何? 3.这些性质都是由什么决定的? 4. 据前面学习元素化合物的方法,想 想SiO2 会有什么化学性质呢?
与我们常见的碳比较一下:存在形态、原子结构
资料卡片:
在25℃和101kPa的条件下,由单质生成1molCO2 时放热393.5kJ;而在同样条件下,生成1molSiO2 时放热910.9kJ.放热越多,其生成物通常越稳定,可 见SiO2比CO2更容易生成,而且更稳定。 阅读上述资料，试比较碳、硅亲合氧的能力。
讨论：
为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮
塞而不用玻璃塞?
因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应， 生成的硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞粘 连在一起。
无用 开光 刀导 手纤 术维 做
现代通信用光缆 光 学 纤 维 胃 镜
光导纤维手术头灯
SiO2正四面体结构
(2)结构
[SiO2]四面体
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原子相结合。
二、二氧化硅和硅酸
硅是一种亲氧元素,在自然界中它 总是与氧相互化合的(与碳不同) 资料卡片P62
4.1 无机非金属材料的主角-硅(练习)(解析版)
第四章第一讲无机非金属材料的主角-硅1．化学与人类生产、生活、社会可持续发展密切相关，下列说法错误的是()A．“天宫一号”中使用的碳纤维，是一种新型无机非金属材料B．为防止中秋月饼等富脂食品氧化变质，常在包装袋中放入硅胶C．用CO2合成聚碳酸酯可降解塑料，实现“碳”的循环利用D．小苏打可用于某些食品加工行业中【答案】B【解析】硅胶是用于吸水防潮的而不是防氧化。
2．下列各项叙述中正确的是()A．硅是光导纤维的主要成分B．生产普通玻璃的主要原料有石灰石、石英和黏土C．玛瑙、水晶饰品在保养时不能与强碱溶液接触D．SiO2与某些酸碱均能反应，故它是两性氧化物【答案】C【解析】光导纤维的主要成分是SiO2，A错误；生产普通玻璃的主要原料有纯碱、石灰石和石英，B错误；玛瑙、水晶的主要成分是SiO2，能与强碱反应，C正确；酸中只有氢氟酸能与SiO2反应且生成物不是盐与水，SiO2不是两性氧化物，D错误。
3．下列叙述正确的是()A．利用高纯硅可以制成光电池，将光能直接转化为电能B．CO、CO2均易与血红蛋白结合而中毒C．从SiO2制备高纯Si的过程反应中只涉及置换反应D．SiO2和H2O反应可直接制备H2SiO3【答案】A【解析】高纯硅的其中一个用途就是制成光电池；CO2与血红蛋白不结合；从SiO2制备高纯Si的过程反应中还涉及化合反应；SiO2和H2O不反应。
4．下列离子方程式的书写正确的是()A．水玻璃中通入过量二氧化碳：Na2SiO3＋CO2＋H2O===2Na＋＋CO2－3＋H2SiO3B．澄清石灰水中通入过量二氧化碳：Ca(OH)2＋2CO2===Ca2＋＋2HCO－3C．硅与氢氟酸的反应：Si＋4H＋＋4F－===SiF4↑＋2H2↑D．二氧化硅溶于烧碱溶液中：SiO2＋2OH－===SiO2－3＋H2O【答案】D【解析】Na2SiO3是强电解质，应拆成Na＋、SiO2－3，且应生成HCO－3，A错；B项正确写法是CO2＋OH－===HCO－3；C项，氢氟酸是弱酸，不能拆分成H＋和F－。
4-1-无机非金属材料的主角—硅
实验4-2
硅酸钠的性质
取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和 Na2SiO3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出 稍沥干（不再滴液）后，同时分别放置在酒精灯 外焰处。观察现象。 放入蒸馏水 放入Na2SiO3饱和溶液 现象 水分蒸发后滤纸燃烧 水分蒸干后并不燃烧
结论 水虽可用于灭火，但 用水玻璃浸泡过的木 不能用于防火 材或织物可防火 硅酸钠的化学性质相对稳定，不能燃烧，不 易被腐蚀，热稳定性好。 CaCl2 + Na2SiO3 ＝ CaSiO3↓ + 2NaCl
高温
俗称水玻璃， 我是粘结剂哦
硅酸钠（粘合性）+
H 2O
思 考 与 交 流
为什么实验室中盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡 皮塞而不用玻璃塞?
防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠 状的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘结在一起。 注意： 保存碱性试剂的试剂瓶只能用橡皮塞 ② 特性反应 实验室能不能用玻璃瓶盛装氢氟酸？ 塑料瓶
科学视野
二氧化硅的结构
基本结构单元：四面体结构，每个Si接4个O，每 个O接2个Si。
二氧化硅是由Si和O按1：2的比例组成的立体 网状结构的晶体。通常用SiO2来表示二氧化硅的 组成。[SiO4]四面体不仅存在于SiO2晶体中，也 存在于所有硅酸盐矿石中。
⑵用途： SiO2 的网状结构决定了 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SiO2都被人类广泛地应用。 ①沙子用做建筑材料
⒈二氧化硅 广泛存在于自然界，与其他矿物共同构成了 岩石。天然二氧化硅约占地壳总质量12%，存在形 态主要有：结晶型和无定型，俗称“硅石”。
硅石
⑴存 在：
结晶形
4.1无机非金属材料的主角Si
必修一-第四章-第一节-无机非金属材料的主角——硅【要点梳理】要点一、硅（Si）硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于氧元素，主要以化合态存在（SiO2、硅酸盐），是矿物岩石的主要成分1.种类及结构单质硅分为晶体和无定形两种，晶体硅的结构与金刚石类似2.晶体硅的性质（1）物理性质：灰黑色具有金属光泽的固体，熔点高（1410℃）、硬度大、质地脆，可作半导体（2）化学性质：常温下化学性质稳定，可与氟气、氢氟酸和强碱反应，不与其他物质发生反应硅和氟气反应：Si + 2F2＝ SiF4硅和氢氟酸反应：Si + 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2↑硅和氢氧化钠溶液反应：Si + 2NaOH + H2O ＝ Na2SiO3 + 2H2↑硅在氧气中加热：Si + O2 △SiO2规律总结：硅与烧碱溶液反应的实质是：Si+3H2O △H2SiO3+2H2↑； H2SiO3+2NaOH ＝ Na2SiO3+2H2O从分步反应看，起氧化作用的只是H2O，而NaOH既不是氧化剂又不是还原剂，仅为反应物。
其电子转移情况为：3.硅的工业制法4.硅的用途：半导体材料，太阳能电池、计算机芯片和耐酸设备等要点二、二氧化硅（SiO2）1.存在：存在形态为结晶形（如石英）和无定形（如硅藻土），统称为硅石。
水晶、玛瑙、光导纤维的主要成分是SiO2，沙子中含有小粒的石英晶体2.结构：SiO2晶体是立体空间网状结构，每个Si原子结合4个O，每个O结合2个Si，N（Si）：N（O）=1：2 3.物理性质：熔点高、硬度大、不溶于水的无色透明晶体或白色粉末。
4.化学性质：（1）稳定性：不与水、一般的酸反应，但能与HF反应（2）具有酸性氧化物的性质：与CaO反应：SiO2 + CaO 高温CaSiO3与NaOH反应：SiO2 + 2NaOH ＝ Na2SiO3 + H2O5.用途：（1）建筑材料（2）制光导纤维（3）制石英坩埚6.二氧化碳与二氧化硅性质比较SiO2CO2类别酸性氧化物酸性氧化物主要存在环境岩石、石英、沙子和硅藻土空气结构化学式意义仅表示Si、O的原子个数比为1：2 CO2分子构成晶体中有无单个分子无有物理性质无色透明晶体或白色粉末无色无味气体，密度比空气大，能溶于水（常温下体积比为1：1）化学性质与碱性氧化物反应SiO2 + CaO高温CaSiO3CO2 + CaO ＝ CaCO3与碱反应SiO2 + 2NaOH ＝ Na2SiO3 + H2O CO2 + 2NaOH ＝ Na2CO3 + H2O与盐反应SiO2 + Na2CO3高温Na2SiO3 + CO2↑Na2CO3 + CO2 + H2O ＝ 2NaHCO3与水反应不反应CO2 + H2O ＝ H2CO3与C反应SiO2 + 2C高温Si + 2CO↑ C + CO2高温2CO 与HF反应SiO2 + 4HF ＝ SiF4↑+ 2H2O相互转化SiO2 + Na2CO3高温Na2SiO3 + CO2↑Na2SiO3 + CO2 + H2O ＝ Na2CO3 + H2SiO3↓H2SiO3SiO2 + H2O要点诠释：（1）由于玻璃的成分中含有SiO2，故实验室盛放碱性溶液的试剂瓶用橡皮塞，不用玻璃塞（2）因为氢氟酸腐蚀玻璃，与玻璃中的SiO2反应，所以氢氟酸不能用玻璃瓶保存，应保存在塑料瓶或铅皿中要点三、硅酸（H2SiO3）1.硅酸的制备实验步骤：向Na2SiO3溶液中滴加酚酞试液，然后滴入稀盐酸实验现象：滴加酚酞后溶液呈红色，滴加稀盐酸后溶液变为无色，有白色胶状物质生成结论:Na2SiO3溶液呈碱性，生成难溶于水的H2SiO3。
无机非金属材料的主角--硅
5.二氧化硅的化学性质(稳定）
① 是酸性氧化物 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O SiO2 + 2OH- ==SiO32-+ H2O
高温
SiO2+CaO==CaSiO3
②不能与水反应
③在高温下与碳酸盐的反应 高温 SiO2+Na2CO3==CO2 +Na2SiO3 高温 SiO2+CaCO3===CO2 +CaSiO3
硅 芯 片
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, 硅是信息技术的关键材料
利用硅的半导体 性能，制成光电 池 ，将光能转化 为电能。 硅太阳能电池
大规模集成电路
太阳能电池
电脑的中央处理器（CPU） 硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔 记本一样大小了。
硅的分布与存在
• 分布：自然界中分布广泛，在地 壳中居第二位，仅次于氧。是构 成矿物和岩石的基本元素。 • 存在：没有游离态，只有化合态
一.二氧化硅(SiO2)
硅矿 山
硅石
二氧化硅广泛存 在于自然界中，与其 他矿物共同构成了岩 石。是一种坚硬难熔 的固体。
1.二氧化硅的存在
二 氧 化 硅 的 存 在 结晶形（石英晶体）
2.结构材料——高温结构陶瓷： 氧化铝陶瓷(人造刚玉)：
氧化铝陶瓷制品
氧化铝透 明陶瓷管
高压钠灯的灯管就是用 氧化铝陶 瓷 制作的。高压钠灯是发光效率很 高的一种电光源，光色金白，在它 的灯光下看物清晰，不刺眼。平均 寿命长达 1万小时～2万小时，比高
压汞灯寿命长2倍，是白炽灯寿命的 10倍，是目前寿命最长的灯。
④不与酸反应（除氢氟酸以外） SiO2 + 4HF == SiF4 + 2H2O 玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么关系？
硅及其化合物知识
无机非金属材料的主角——硅【知识要点】一、硅1．物理性质晶体硅是一种色具有光泽，硬而脆的固体，熔沸点较高，能导电，是良好的材料。
在自然界中只能以化合态存在。
主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。
其元素含量在地壳中居第位。
2．化学性质化学性质〔和碳相似〕——形成共价化合物，化学性质不活泼。
①常温下，不能强酸、强氧化性酸反应，只能与氟气、氢氟酸〔HF〕和烧碱等物质反应:方程式、、②加热条件下，能跟一些非金属单质〔氧气、氢气〕起反应。
〔3〕工业制法：〔焦炭在电炉中复原二氧化硅得到粗硅〕粗硅提纯后，可以得到可用作半导体材料的高纯硅。
〔3〕用途：①作半导体材料晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等；②制合金：含硅4%的钢具有良好的导磁性——变压器铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性——耐酸设备等。
二、二氧化硅1．物理性质硬度大，熔沸点高，不导电，不溶于水。
等的主要成分都是二氧化硅，它一般可用于制造光导纤维。
2．化学性质CO2SiO2与碱性氧化物反应与碱液反应与盐反应2Na2CO3+SiO2 CaCO3+SiO2与碳反应与H2O作用与酸反应〔一〕硅酸1. 物理性质2. 制备方法3. 化学性质4. 用途〔二〕硅酸盐〔1〕性质特征：性质稳定，熔点较高，大都溶于水。
〔2〕主要原料：黏土〔Al2O3·2SiO2·2H2O〕、石英〔SiO2〕和长石〔钾长石K2O·Al2O3·6SiO2或钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2〕。
〔3〕主要制品：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、水玻璃〔Na2SiO3的水溶液〕等。
水泥玻璃〔普通〕原料石灰石、粘土纯碱、石灰石、石英设备水泥回转窑玻璃熔炉反应复杂的物理化学变化Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑主要成分3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O3Na2O·CaO·6SiO2特性水硬性〔加石膏调节硬化速度〕玻璃态物质〔在一定温度范围内软化〕非晶体要点精讲一、二氧化硅和硅酸【典型例题】例1．以下物质中，不能通过化合反应制取的是〔〕A．H2SiO3B．Fe(OH)3C．Fe(NO3)2D．CaSiO3例2．以下各组物质中不起反应的是〔〕A．SiO2与纯碱共熔B．CO2通入Na2SiO3溶液C．SiO2与大理石共熔D．SiO2和浓H2SO4共热例3．碳化硅〔SiC〕的一种晶体具有类似金刚石的结构，其中碳原子和硅原子的位置是交替的。
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方程式
Na2SiO3+2HCl = H2SiO3↓+2NaCl
（2）硅胶 制备：
逐渐聚合 干燥脱水
H2SiO3
硅酸凝胶
硅酸干凝胶 “硅胶”
用途：
本节课你有什么收获?
SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O
HF是唯一可以与SiO2 发生反应的酸，此反应用来雕刻玻璃。
2、硅酸（H2SiO3）
硅酸是一种白色的固体，它不溶于水；是一种弱酸， 酸性比碳酸还弱。
（1）硅酸的制备 思考：如何制取硅酸？能用SiO2与水反应制得吗？ 制法：可溶性硅酸盐与其他酸反应 现象 结论 滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有透 明的、胶冻状的硅酸凝胶产生 Na2SiO3溶液呈碱性，硅酸难溶于水
一、二氧化硅和硅酸
1、二氧化硅（ SiO2）
（1）SiO2的存在形态
结晶形（石英晶体） 硅石 无定形 玛瑙 水晶
水晶
玛瑙
二氧化硅的晶体结构
SiO2的晶体结构
[SiO4]四面体结构
金刚石的晶体结构
SiO2晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构的 晶体。因此，通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。
石英坩埚
水晶饰品
玛瑙饰品
光导纤维
思考与交流：
根据SiO2的存在和应用，请你分析以下问题： SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？你的根据是 什么？SiO2的这些性质是由什么决定的？ 物理性质： 难溶于水，熔点高，硬度大。 化学稳定性： 化学性质很稳定，不活泼。 原因：SiO2的这些性质主要与它的结构有关， SiO2 是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。
（2）化学性质:
①酸性氧化物 与碱性氧化物反应生成盐 高温 SiO2+ CaO == CaSiO3
硅酸钠，水溶液俗 名“水玻璃”，具有 黏性，可用作粘合剂。
与强碱反应生成盐和水 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O
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？
②SiO2的特性:与氢氟酸的反应
第一节
无机非金属材料的主角—硅
硅和碳的原子结构Si+14 2 8 4
C
+6 2 4
统治无机矿物界： 硅是构成岩石与许多 矿物的基本元素。
统治有机界：碳 是构成有机物的主要 元素。
硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的， 因此硅都以化合态存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐 的形式存在。