第四章第一节无机非金属材料的主角——硅
(2011--2012年高考第一轮复习)第四章第一节 无机非金属材料的主角—硅
二氧化硅也是一种原子晶体，不溶于水，熔点高，硬度大，由于二氧化硅中 的硅氧键键能很大，所以它的化学性质稳定，除氢氟酸外不与其他酸反应； 二氧化硅是硅酸的酸酐，能与强碱或碱性氧化物反应生成硅酸盐；
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O SiO2＋CaO CaSiO3
二氧化硅与氢氧化钠反应的产物硅酸钠，可溶于水，有粘合作用，是一种不 燃、不腐的矿物胶，所以实验室盛碱溶液的试剂瓶常用橡皮塞，而不用玻璃 塞。 将CO2通入硅酸钠溶液可生成白色絮状沉淀H4SiO4，说明硅酸的酸性比碳酸
2011--2012年高考第一轮复习
无机非金属材料的主角——硅
1 ．了解硅单质及其主要化合物SiO2、Na2SiO3、H2SiO3的主要性质。 2．了解硅酸盐工业及新型无机非金属材料的特性与应用。 3．以上各部分知识的综合应用。
1．硅单质 硅在地壳中的含量居第 2 位，仅次于氧 ，全部以化合 态存在，是一种 亲氧 元素。 主要形成 ＋4 价的化合物。 单质硅有 晶体 和 无定 形两种，是良好的 半导体 材料。
为“水玻璃”，但它与玻璃却大相径庭；Na2SiO3 因水解显碱性，俗名“泡
花碱”，但它却不是碱，而是盐。
1．下列说法正确的是( C ) A．二氧化硅溶于水显酸性，所以二氧化硅属于酸性氧化物 B．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
C．二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸
D．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
3．C、Si同属ⅣA族，还原性是Si大于C，而C却能将Si从SiO2中还原出来 (条件是高温)，原因是产物CO气体迅速从反应体系中逸出。SiO2＋2C Si＋2CO↑ 4．非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而Si却能与HF发生反应。Si＋
高考理综高三一轮高考化学复习 第4章 第1讲 无机非金属材料的主角——硅
第1讲无机非金属材料的主角——硅[考纲要求] 1.了解C、Si元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。
2.了解C、Si元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。
3.以新材料、新技术为背景考查C、Si元素及其重要化合物的性质及应用。
考点一碳、硅单质的存在与性质1．C、Si单质的存在形态、物理性质及用途(1)自然界中碳元素既有游离态，又有化合态，而硅元素因有亲氧性，所以仅有化合态。
碳单质主要有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅单质主要有晶体硅和无定形硅两大类。
(2)单质的结构、物理性质与用途比较碳硅结构金刚石：空间网状结构石墨：层状结构晶体硅：与金刚石类似的空间网状结构物理性质金刚石熔点高、硬度大石墨熔点高、质软，有滑腻感晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高用途金刚石用作切割刀具，石墨用作电极、铅笔芯晶体硅用作半导体材料、硅芯片和硅太阳能电池2.碳、硅单质的化学性质碳、硅在参与化学反应时，一般表现还原性。
(2)Si ⎩⎪⎨⎪⎧与非金属单质反应⎩⎨⎧ O 2：Si ＋O 2=====△SiO 2F 2：Si ＋2F 2===SiF4Cl 2：Si ＋2Cl 2=====△SiCl4与氢氟酸反应：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑深度思考1．从元素周期表的位置看，碳和硅均为ⅣA 元素，自然界中有碳的多种单质存在，自然界中有硅的单质吗？为什么？答案 没有，因为硅有很强的亲氧性，在地壳形成时硅与氧易结合，难分离，因而硅在自然界中主要以氧化物和硅酸盐形式存在。
2．硅单质有广泛的用途，用化学方程式表示工业上获取硅单质的过程。
答案 粗硅的制取：SiO 2＋2C=====高温Si ＋2CO↑ 由粗硅制取纯硅(常用方法)： Si(粗)＋2Cl 2=====加热SiCl 4 SiCl 4＋2H 2=====高温Si(纯)＋4HCl题组一 新材料、新技术下C 、Si 的考查 1．下列关于硅的说法中，不正确的是( )A ．硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料B ．硅的导电性能介于金属和绝缘体之间，是良好的半导体材料C ．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应D ．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 答案 C解析 硅在常温下能与F 2、氢氟酸等发生反应。
(2011--2012年高考第一轮复习)第四章第一节 无机非金属材料的主角—硅
3．C、Si同属ⅣA族，还原性是Si大于C，而C却能将Si从SiO2中还原出来 (条件是高温)，原因是产物CO气体迅速从反应体系中逸出。SiO2＋2C Si＋2CO↑ 4 ．非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，而 Si 却能与 HF 发生反应。 Si ＋
4HF===SiF4↑＋2H2↑
5 ．酸性氧化物一般不与酸发生非氧化还原反应，但 SiO2 却能与 HF 作用。 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 6．无机酸一般易溶于水，而H2SiO3及H4SiO4却难溶于水。 7 ．“玻璃非玻璃，名碱却是盐”，这是 Na2SiO3 的写照，该物质的水溶液俗名
光导纤维、化学仪器、光学 仪器、钟表、电子部件等
1．硅酸
(1)性质 硅酸是难溶于水的 弱 酸，其酸性比碳酸 还弱 ，硅酸不能使紫色石蕊试 液变红色。 ①硅酸不稳定，受热易分解： ②硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH溶液反应的化学方程式 为： H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO英、 水晶、硅藻土都含SiO2
存
在
空气中
物理性质
与水 化 学 性 质 与酸 与NaOH 溶液 与CaO 用 途
熔、沸点低，常温下是气体， 坚硬难熔的固体，不溶于水 微溶于水 CO2＋H2O 不反应 H2CO3 不反应 除氢氟酸外不反应
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋ SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋ H2O H2O CO2＋CaO===CaCO3 饮料、制纯碱 SiO2＋CaO CaSiO3
二氧化硅也是一种原子晶体，不溶于水，熔点高，硬度大，由于二氧化硅中 的硅氧键键能很大，所以它的化学性质稳定，除氢氟酸外不与其他酸反应； 二氧化硅是硅酸的酸酐，能与强碱或碱性氧化物反应生成硅酸盐；
SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O SiO2＋CaO CaSiO3
人教版高中化学必修一第四章第一节无机非金属材料的主角-硅
第四章非金属及其化合物第一节无机非金属材料的主角——硅第一课时主备人：于小凤时间：2009年11日课程标准: 知道硅在自然界以SiO2及硅酸盐的形式存在了解SiO2与HF、碱性氧化物、强碱的反应省教学要求：掌握SiO2的存在形式和SiO2的性质掌握H2SiO3的弱酸性、制备方法及硅胶的应用教学目标：知识与技能使学生了解硅在自然界中的含量及存在形式。
使学生了解硅的两种重要化合物——二氧化硅及硅酸的主要性质。
过程与方法引导学生对比学习硅的化合物（二氧化硅及硅酸）与碳的化合物（二氧化碳及碳酸），培养学生联系、对比、归纳总结的学习方法。
情感、态度与价值观使学生了解二氧化硅和硅酸在日常生活、生产中的应用，感受化学的实用性，增强学习化学的兴趣。
教学重点：二氧化硅及硅酸的性质教学难点：二氧化硅的结构及二氧化硅、硅酸的主要性质Ⅰ课前检测:阅读教材P74第1、2、3自然段及资料卡片内容，完成知识整理：1、硅在地壳中的含量仅次于，硅原子和碳原子的最外层均有个电子，二者既相似又不同。
碳和硅的原子结构示意图分为、主要形成四价的化合物。
是构成有机物的主要元素，硅主要以熔点很高的及的形式存在。
是构成岩石与许多矿物的基本元素。
Ⅱ课堂新授【新课导入】在上一章我们研究了金属及其化合物的性质，在已发现的一百多种元素中，金属占了绝大多数，非金属只有二十几种（包括稀有气体）。
但是，与金属相比，非金属的性质要复杂得多。
金属只有正价，单质只有还原性；而非金属有多种化合价（举例：S），化合物中一定含有非金属元素，C就是构成有机物的主要元素，没有C就没有生命。
总之非金属与人类息息相关，现在我们就来学习第四章非金属及其化合物。
本节课首先来学习无机非金属材料的主角——硅【板书】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【思考】碳和硅在自然界中的存在形式不同的原因是什么？SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O②酸性氧化物的通性与碱性氧化物反应：SiO2+CaO＝CaSiO3（炼铁造渣）与碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（Na2SiO3水溶液俗名水玻璃，有粘结性）⑸SiO2的用途二、硅酸(H2SiO3)1、物理性质：白色胶状沉淀2、化学性质：酸性：H2SiO3 < H2CO33、制法：①可溶性硅酸盐与酸反应：②将CO2通入Na 2SiO3溶液中：Na2SiO3+CO2+H2O = H2SiO3↓+Na2CO34、用途：【练习】1、下列叙述中，正确的是（）A、自然界中存在大量单质硅B、石英、水晶、硅石的主要成分都是二氧化硅C、二氧化硅的化学性质活泼，能跟酸、碱发生化学反应D、自然界中二氧化硅都存在于石英矿中2、下列关于二氧化硅的用途说法正确的是（）①制造水泥；②制光导纤维；③制造手表；④制坩埚；⑤制首饰Ａ、②④⑤Ｂ、①②④Ｃ、①②③④⑤Ｄ、①③⑤3、下列仪器的使用正确的是（）A、用石英坩埚熔化NaOH固体B、用玻璃试剂瓶保存HF溶液C、用磨口玻璃试剂瓶保存NaOH溶液D、用磨口玻璃试剂瓶保存浓HNO3教后反思：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
第四章 第一节《无机非金属材料的主角-硅》
石棉：CaO · 3MgO· 4SiO2
沸石：Na2 O · Al2O3 ·3SiO2· 2H2O 云母： K2O· 3Al2O3 ·6SiO2· 2H2O 长石：K2O ·Al2O3 · 6SiO2 水泥：3CaO · SiO2 · 2CaO· SiO2
玻璃：Na2 O · CaO·6SiO2 粘土： Al2O3 ·2SiO2· 2H2O
1、制备: 可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应 Ｐ76实验４－１观察现象并填写下表
现象 结论 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H2SiO3 Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl
反应式
（1）硅酸的制备
Si +14
2 8 4
思考2：碳、硅原子主要显几价？
正四价（+4价）
一、二氧化硅
1.二氧化硅(SiO2) 阅读、思考： 地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质 12 结晶形 和________ 无定形 量的_____%, 存在形态有_______ 硅石 。 两大类，统称______
二氧化硅的用途
石英
t
四、硅单质
在自然界中，没有游离态的硅，只有 1、存在：化合态的硅。单质硅有晶体硅和无定 形硅两种。 晶体硅的结构类似于金刚石，熔点 2、物理性质： (1410℃)和沸点都很高，硬度大。
导电性介于导体和绝缘体之间。
3、化学性质：在常温下，硅的化学性质可归纳为“亲氟亲碱”
即常温下可以和F2、HF、NaOH溶液反应，但与 O2、Cl2、H2SO4、HNO3都不反应，所以常温下 硅单 质的化学性质不活泼
加热
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＝
高中化学第四章第一节无机非金属材料的主角硅课件新人教必修1.ppt
硅的化学性质
②加热或高温条件下：
Si+O2==SiO2 Si + C ==高温SiC
单质硅的用途
太阳能电池 集成电路
变压器
主要成份： CaCO3
大 理 石
主要成份： SiO2结晶
C高a温SiO3
高温
SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2
高温
SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2
二氧化硅的化学性质
② 其它反应
SiO2 + 4HF == SiF4 + 2H2O SiO2 + 2C == 高2C温O + Si
高纯硅的工业制法
SiO2+2C
高温
==
2CO+Si（粗）
Si()
+
2Cl2
高温
==
SiCl4
SiCl4
+
2H2
高温
==
4HCl
+
Si（纯）
注：SiCl4沸点为57.6℃
金刚石、晶体硅的微观结构
硅的化学性质
① 常温下稳定，不与H2SO4、HNO3、Cl2 、O2等强 氧化剂反应 仅与少数物质反应：
石英
玛瑙
水晶
红(蓝)宝石： Al2O3晶体
钻石(金刚石)： 碳
天然二氧化硅的存在形态
结晶形
二
氧 化
统称硅石
硅
无定形
二氧化硅的晶体空间结构
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---硅第一课时二氧化硅和硅酸一、课前导学[希望达到的目标]1．通过碳元素与硅元素原子结构的比较，认识硅元素的化合价及存在形式，从而培养学生对知识的迁移和类比能力。
2．通过上网查资料等途径，了解生活中的一些二氧化硅制品，认识二氧化硅的用途，培养学生独立查阅资料获取信息，并运用比较、分类的方法对信息进行加工的能力，发展学生学习化学的兴趣。
3．通过对二氧化硅的存在与应用的分析和讨论，以及与二氧化碳性质的类比，探究二氧化硅的物理性质和化学性质，在合作讨论中体验科学探究的过程与方法，同时分享合作的快乐，通过课堂互动，增强每位同学的责任感和参与意识。
4．在酸的通性的基础上认识硅酸，通过实验了解硅酸的特殊性质，从中培养学生的辨证唯物主义思想，以及实事求是的作风和敢于质疑的态度。
[需要准备的知识]1．在初中化学中我们已经接触过两种材料，材料是人类用来制造机器、构件、器件和其他产品的物质。
但并不是所有物质都可称为材料，如燃料和化工原料、工业化学品、食物和药品等，一般都不算作材料。
材料可按多种方法进行分类。
按物理化学属性分为、、、复合材料。
2．我们知道，各种元素在地壳里的含量差别很大，其中位于前四位的元素依次是、、、（用元素符号表示），这种排列是按照顺序排列的。
3．我们经常这样讲：决定元素的种类，决定元素的性质，所以相等的元素对应的单质的化学性质相似，例如与，但由于不同，性质有一定的差异。
4．关于试剂的保存，在初三化学中已有接触，你能说出下列试剂保存在什么容器中吗？①氯化钠固体②氯化钠溶液③浓硫酸④硝酸银溶液⑤氢氧化钠固体⑥氢氧化钠溶液5．你还记得酸、碱、盐溶解度性表吗？我们已接触的酸有、、、等，它们都是易溶于水的，那么我们是否可以认为所有的酸都是易溶于水的？[可能遇到的问题]请在复习思考上述问题的基础上，预习本节新内容，将你所想到的问题写在这里：。
二、课堂识真[知识与技能]（研究以下问题，会发现新的知识）1．我们在分析元素的性质时，通常从元素的原子结构入手，从最外层电子数的多少分析得失电子的能力，从而推断出元素的化合价、单质的性质以及元素的存在形式。
人教必修1第四章第一节 无机非金属材料的主角 --硅课件最新课件
SiO2：空间结构呈 正四面体，性质稳 定，熔沸点高，硬 度大，难溶于水 （物理性质）
二氧化硅的存在形态常以结晶形和无定 形存在：如：
水晶 结晶形（石英晶体）
玛瑙
统称
硅石
无定形 ：硅藻土
水
玛
硅
晶
瑙
藻
土
二氧化硅的用途：
二氧化硅可用来生产光导纤维、玻璃等，光导纤维的通信 容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提 高通信效率。
（2） （3）
主要涉及的方程式：
(1)SiO2+2C 1800~2000℃ Si+2CO↑ 【粗硅的制备】 (2)Si+3HCl 300℃ SiHCl3+H2
(3)SiHCl3+H2 1100℃ Si+3HCl 【高纯硅】
而硅的氧化物-二氧化硅SiO2是生活中比较常见的，下面是他的空间 结构
二、二氧化硅
4、与碳反应：
CO2+C =(高温) 2CO SiO2+2C=(高温)Si+2CO
注意：作为特别之处的是二氧化碳和二氧化硅都属于酸性氧化物， 二氧化硅能与酸反应
特性：唯一与酸氢氟酸（HF）反应
SiO2+4HF=SiF4 ↑+H2O （生活中用于雕刻玻璃）
！注意：四氟化硅（SiF4）为气体
第一节 无机非金属材料的主角 --硅
一、硅 化学符号Si，原子序数14，相对原子质量为28.09，位于元素周期
表第三周期、第IVA族，最外层电子数为4，有无定形硅和晶体硅 两种形式存在。
物理性质：晶体硅有灰黑色金属光泽，熔沸点高，硬度大，良 好的半导体材料
硅单质的用途：
高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其 半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片， 以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。
高一化学第四章第一节《无机非金属材料的主角——硅》 (人教版必修1)
与氢氟酸反应
——
↑ SiO2+4HF=SiF4 +2H2O
加热熔融烧碱时应使用下列哪种坩埚
（ C）
A.石英坩埚
B.普通玻璃坩埚
CHale Waihona Puke 铁坩埚D.氧化铝坩埚解释：石英坩埚、玻璃坩埚中均含有SiO2，在加 热的情况下会与NaOH发生反应：SiO2＋2NaOH Na2SiO3＋H2O，因此应当选用铁坩埚。
思考2
1、存在
{ 水晶
结晶形（石英晶体）
玛瑙
硅石（12%）
无定形——硅藻土
SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的 天然二氧化硅约占地壳质量的12％，其存 在形态有结晶形和无定形两大类，通称硅 石。
石英
晶体二氧化硅
水晶
晶体二氧化硅
紫水晶 茶晶
黄水晶
蔷薇石英
晶体二氧化硅
玛瑙
无 定 形 二 氧 化 硅
硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白 色浑浊。因为发生下列反应：
Na2SiO3 + H2O + CO2 == Na2CO3 + H2SiO3↓
SiO32- + H2O + CO2== CO32- + H2SiO3↓
（1）特性：
SiO2+4HF=SiF4￪+2H2O
注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用HF 来刻蚀玻璃。
化学性质:
2.酸性氧化物
与强碱反应生成盐和水
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？
SiO2 ＋ 2NaOH === Na2SiO3 ＋H2O 硅酸钠（粘合性）
与碱性氧化物反应生成盐
与碱反应 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
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。
人教版高中化学必修一第四章第一节无机非金属材料的主角——硅 课件
(二) 硅酸(H2SO3)
10、阅读课本76页， 从“结构决定性质，性质决定用途”的角度 分析硅酸的结构、性质、及用途。
脱水的硅酸素称“硅胶”，多孔，吸水能力强， 所以可以用作干燥剂或催化剂载体。
现象
Na2SO4溶液变红 红色渐褪
出现果冻状凝胶
结论
(二) 硅酸(H2SO3)
8、SiO2不溶于水，应当怎么制备硅酸？ 可以利用“强酸制弱酸”的规律， 用强酸和可溶性硅酸盐反应制备硅酸。
Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl 【实验4-1】硅酸的制备
操作
Na2SO4溶液 ➕酚酞
➕盐酸
现象
Na2SiO3溶液变红 红色渐褪
出现果冻状凝胶
结论
Na2SiO3溶液呈碱性 H2SiO3不溶于水
(二) 硅酸(H2SO3)
9.硅酸的性质
①物理性质:白色,胶状,不溶于水的物 ②化学性质:弱酸性酸性比碳酸弱.
H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3
③不稳定性
H2SiO3===H2O+SiO2
Si在自然界中最重要的化合物是什么？ 因为Si有特殊的亲氧性，容易和O2反应生成SiO2， 所以Si在自然界中最重要的化合物是SiO2。
(一) 二氧化硅(SiO2)
3、SiO2是硅最重要的化合物，地球上存在的天然二氧化 硅约占地壳质量的12%，其存在形态有结晶形和无定形两 大类，统称硅石。石英和沙子的主要成分就是二氧化硅。
5、完成下表，比较学习SiO2与CO2性质的异同
(一) 二氧化硅(SiO2) 6.实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡 皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？
第四章 第1讲 无机非金属材料的主角—硅
通过盛放灼热铜网的硬质玻璃管 (3)CO2(O2) ：____________________________________________。
通过饱和NaHCO3溶液或酸性KMnO4溶液 (4)CO2(SO2)：_________________________________________。 通过饱和NaHCO3溶液 (5)CO2(HCl)：_________________________________________。 通过CuSO4溶液 (6)CO2(H2S)：_________________________________________。
高温
(2)SiO2＋Na2CO3 =====Na2SiO3＋CO2↑ (4)SiO2＋3C=====SiC＋2CO↑
高温
高温
D．将挥发性的酸酐从其盐中置换出来
题组二
知识梳理·题型构建
二氧化碳与弱酸盐溶液反应的规律
( 操作及现象 )
3．用四种溶液进行实验，下表中“操作及现象”与“溶液”对 应关系错误的是 选项
(2)新型无机非金属材料，如 高温结构陶瓷 、 光导纤维 、
生物陶瓷 、 压电陶瓷 等。
知识梳理·题型构建
题组一
无机非金属材料的组成和性质
1．世界著名的科技史专家、英国剑桥大学的李约瑟博士考证 说： “中国至少在距今 3 000 年以前， 就已经使用玻璃了。 ” 下列有关玻璃的说法不正确的是 (
A
)
A．制普通玻璃的原料主要是石灰石和黏土 B．玻璃在加热熔化时没有固定的熔点 C．普通玻璃的成分主要是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅 D．盛放烧碱溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，是为了防止烧 碱跟二氧化硅生成硅酸钠而使瓶塞与瓶口粘在一起
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3.物理性质： 3.物理性质： 物理性质
单质硅有晶体硅和无定形硅两种。 单质硅有晶体硅和无定形硅两种。 晶体硅 两种 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。 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）、 熔点高 º 、硬度大（结构类似金刚石）、 是半导体。 是半导体。
现象 结论 反应式
1、制备 Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3↓ + 2NaCl
强酸制弱酸原理（酸性HCl>H 强酸制弱酸原理（酸性HCl>H2SiO3）
2、物理性质: 白色，胶状，不溶于水的物质 物理性质: 白色，胶状， 3、化学性质
（1）弱酸性：比碳酸弱 弱酸性： Na2SiO3 + CO2+H2O =Na2CO3 +H2SiO3↓ （2）与强碱溶液反应： 与强碱溶液反应： H2SiO3 + 2NaOH =Na2SiO3 +2H2O
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可防火
4. 最常见的硅酸盐 最常见的硅酸盐——Na2SiO3
硅酸钠是白色固体，易溶于水， 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， 水玻璃， 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， 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。 性很强，可以作黏胶剂和木材防火剂。
二氧化硅与二氧化碳的比较
二氧化碳CO2 二氧化碳 物质分类 与酸反应 二氧化硅SiO2 二氧化硅
均属于酸性氧化物 不反应
SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O
高温 与碱性氧化 CO2 ＋ CaO＝CaCO3 CaO＋SiO2 CaSiO3 ＝ ＋ 物反应 SiO2 ＋2NaOH＝ ＝ ＝ 与碱反应 CO2 ＋2NaOH＝ Na2CO3+H2O Na2SiO3+H2O 不反应
（3）无游离态，只有化合态 无游离态， 主要以氧化物和硅酸盐的形式存在
2. 原子结构
Si
+14
C
2 8 4
+6
2 4
硅是构成地壳中岩石 硅是构成地壳中岩石 地壳 和矿物的主要元素
碳是构成有机 碳是构成有机 物的主要元素
(1)硅与碳的原子结构相似，最外层均有4 (1)硅与碳的原子结构相似，最外层均有4个电子 硅与碳的原子结构相似 (2)既不易失去电子，也不易得到电子， (2)既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成 既不易失去电子 四价化合物． 四价化合物．
硅酸钠（ 如:硅酸钠（Na2SiO3） 可以写成 Na2O·SiO2 硅酸钠 原则: (1)氧化物排列顺序： 氧化物排列顺序： 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 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物→二氧化硅 水 较活泼金属氧化物 二氧化硅→水
(2)氧化物之间用“ (2)氧化物之间用“ · ”隔开 氧化物之间用 (3)原子个数比不变 (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 (4)化学计量数配置出现分数应化为整数
2.性质： 2.性质： 性质
是一类结构复杂的固态物质，大多不溶于水， 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。 化学性质很稳定。
3. 硅酸盐组成的表示方法： 硅酸盐组成的表示方法：
硅酸盐的种类很多，结构复杂， 硅酸盐的种类很多，结构复杂，为了方便记忆 和计算， 和计算，常用氧化物的形式表示硅酸盐的组成
与水反应
CO2 ＋ H2O＝H2CO3 ＝
学以致用 为什么在实验室中盛放NaOH （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？ 溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ 答：玻璃中的SiO2 与NaOH 反应 玻璃中的SiO 生成有粘胶性的硅酸钠 （2）实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？ 实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？ HF能腐蚀玻璃 因此， 能腐蚀玻璃， 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。 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 某同学根据SiO 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? 酸反应,推断SiO 为两性氧化物。是否正确? 错误。两性氧化物与酸、 错误。两性氧化物与酸、碱反应生成盐和水
5.硅的工业制法 硅的工业制法
(1)制粗硅 制粗硅 SiO2+2C=Si+2CO↑ (2)粗硅提纯 粗硅提纯 Δ Si+2Cl2=SiCl4 Δ SiCl4+2H2=Si+4HCl 6.用途： 用途： 用途
(1)半导体材料 硅芯片、集成电路、晶体管等 半导体材料:硅芯片 集成电路、 半导体材料 硅芯片、 (2)光电转换材料：光电池等 光电转换材料： 光电转换材料 (3)合金：硅钢 合金： 合金
6．制造光导纤维的主要原料是（ B ． 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（ C ） ． A． 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 的化学性质活泼， ． 发生化学反应
此反应常用于刻蚀玻璃
制玻璃) （4）与固体盐反应 制玻璃 ）与固体盐反应(制玻璃
SiO2 ＋ Na2CO3 = Na2SiO3 ＋CO2↑ SiO2 ＋ CaCO3 = CaSiO3 ＋CO2↑
高温 高温
5.用途： 用途： 用途
(1)纯净的 纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基 纯净的 本原料，可以制作光导纤维 光导纤维； 本原料，可以制作光导纤维； (2)石英、玛瑙制作饰物和工艺品。 石英、 石英 玛瑙制作饰物和工艺品。
练习： 练习：
请用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成： 请用氧化物的形式表示下列硅酸盐的组成： 硅酸钠（ 硅酸钠（Na2SiO3）
————————————
镁橄榄石（ 镁橄榄石（Mg2SiO4） ———————————— 高岭土 Al2(Si2O5)(OH)4 ————————————
实验4-2
放入蒸馏水 现象 放入Na 放入 2SiO3饱和溶液
（1）具有酸性氧化物的通性 ） 与碱性氧化物反应生成盐 SiO2＋ CaO == CaSiO3 与强碱反应生成盐和水 SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O （2）具有弱氧化性 SiO2 + 2C === Si + 2CO↑ ）
高温
高温
＋ （3）特性 SiO2 ＋4HF == SiF4↑＋2H2O ）
( B ) A. 硅的化学性质不活泼，在自然界中可以 硅的化学性质不活泼，
3．要除去SiO2中混有的少量 ．要除去 中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是 杂质， 杂质 （ B ） 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（ B ） ． A．SiO2 +2C=====Si+2CO↑ ． B． SiO2 +2NaOH=====Na2SiO3+H2O ． C．SiO2 +4HF=====Si F4↑+2H2O ． D．SiO2 +CaCO3=====CaSiO3+CO2↑ ． 5．下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是（ C ） ．下列物质中， A．烧碱溶液 B．浓硫酸 C．氢氟酸 D．碳酸钠溶液 ． ． ． ．
（3）不稳定性： 不稳定性： △ H2SiO3 == SiO2 + H2O
4、硅酸的存在与用途: 硅酸的存在与用途:
(1)浓度小时: 形成硅酸溶胶 (1)浓度小时 浓度小时: (2)浓度大时: 形成硅酸凝胶 (2)浓度大时 浓度大时: (3)硅胶: (3)硅胶 硅胶: 硅酸凝胶经干燥脱水得到 的硅酸干凝胶称为“硅胶” 的硅酸干凝胶称为“硅胶”， 具有强的吸水性 常用作干燥 吸水性， 具有强的吸水性，常用作干燥 剂或催化剂的载体。 剂或催化剂的载体。
导电性介于导体和绝缘体之间。 导电性介于导体和绝缘体之间。
4.化学性质：不活泼 化学性质： 化学性质 只与F （1）常温时只与 2 、HF、强碱反应 ）常温时只与 、 Si+2F2==SiF4 Si+4HF==SiF4↑+2H2↑ Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 +2H2↑ 能和O （2）加热时能和 2、Cl2、C、Mg等反应 ）加热时能和 、 等反应
学以致用
如何以SiO 如何以SiO2为主要原料制取硅酸 ?
SiO2 Na2SiO3 H2SiO3
SiO2 ＋2NaOH = Na2SiO3 ＋H2O Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 ↓+ 2NaCl
三、硅酸盐
1.定义： 1.定义： 定义
硅酸盐是由硅 硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。 金属组成的化合物的总称。 组成的化合物的总称
silicon valley
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， 中大部分的岩石、沙子和土壤，约占 地壳质量的90%以上。 地壳质量的 以上。 以上
亲氧元素） 一、硅 （亲氧元素） 1.存在与分布 存在与分布
（1）含量多，仅次于氧 含量多， （2）分布广 26.3%
岩石、沙子和土壤 岩石、
（二）硅酸 ( H2SiO3 )
实验4-1 ：试管中加入2ｍL Na2SiO3饱和溶液，滴入1 试管中加入2 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， 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： 至红色变浅并接近消失停止，观察现象。并填写下表： 滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色 滴入酚酞溶液显红色， 消失， 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H2SiO3 溶液呈碱性，与酸反应生成了H Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3(胶体)+ 2NaCl 胶体)+