最新二氧化硅和硅酸盐
硅酸盐紧密堆积的密度
硅酸盐紧密堆积的密度
硅酸盐是一类化学物质，由硅酸根离子（SiO4）和金属离子组成。
紧密堆积是指化学物质中粒子之间的紧密排列，通常通过密度来表征。
硅酸盐的密度取决于具体的组分和结构。
以下是一些常见硅酸盐的密度范围：
1.石英（二氧化硅，SiO2）：
2.65克/立方厘米。
石英是一种
常见的硅酸盐矿物，具有非常高的密度。
2.方解石（碳酸钙，CaCO3）：2.71克/立方厘米。
方解石是
一种碳酸盐矿物，也是硅酸盐的一种，其密度相对较高。
3.长石（钠长石，钾长石，钙长石）：2.5-2.75克/立方厘米。
长石是一类常见的硅酸盐矿物，其密度范围较宽。
需要注意的是，硅酸盐的密度可能会受到结构缺陷、杂质、晶体形态等因素的影响，因此实际材料的密度可能会略有差异。
此外，不同的硅酸盐在组成和结构上也存在差异，因此其密度也会有所不同。
通常，我们使用实验测量、晶体结构分析、计算模拟等方法来确定硅酸盐的密度值。
4-1-1二氧化硅和硅酸
●内容概述
本章是高中化学集中介绍非金属知识的首章，它是对初 中化学中的碳、氢、氧知识的总结，同时又以卤素为代 表介绍非金属的典型结构、性质、用途与制法，具有承 上启下的作用。 本章共分四节，分别讨论几种重要的非金属——硅、氯、 硫、氮及其化合物的重要性质，是无机化学的重要内容， 也是与生产、生活及新科技密切联系的内容，是考试中 考查其他理论知识的平台。每一部分都与现实生活联系 密切。
每个Si原子通过O原子与周围的4个Si原子连接着，
形成1个大的正四面体(虚线示型)：
●细品教材
1．存在
二氧化硅广泛存在于自然界中，天然二氧化硅称为硅石， 约占地壳质量的12%，其存在形态有结晶形和无定形两 种，石英晶体和水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅。 空气中存在体积分数约为0.03%的二氧化碳，近年来空 气中二氧化碳的含量呈上升趋势，主要原因是人类在生 产活动中大量地消耗燃料和破坏森林植被，从而导致了 自然界的“温室效应”。
氢氟酸
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O 而二氧化硅不能与过氧化
故氢氟酸不能盛放在玻 璃试剂瓶中
钠的反应
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
二氧化硅
二氧化碳 用途：
用做灭火剂(但不能扑灭钠等金属燃烧引 起的火灾)；制纯碱、尿素；制汽水等 碳酸型饮料；干冰作制冷剂和人工降雨 剂；二氧化碳可用做温室中植物的“气 肥”(光合作用)
氯是典型的非金属元素，其特征性质是强氧化性，它能够氧化
除金、铂以外的绝大多数金属，能与水、碱等化合物发生反应， 可以将比它活泼性稍差的非金属从其盐或无氧酸中臵换出来。
硫和氮的氧化物、硫酸和硝酸、氨是生产和生活中重要
二氧化硅和硅酸
（1）存在
水晶：无色透明
天
结晶形
然 （石英晶体）
SiO2
玛瑙：具有彩色环带或
层状
硅 石 无定形——硅藻土
（2）结构
[SiO4]四面体
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。
水晶
下列说法错误的是（ CDE ）
A . SiO2 是二氧化硅的化学式； B . 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 ； C .[SiO4 ] 四面体只存在于二氧化硅晶体中； D . 沙子里含无定形二氧化硅； E . 石英就是水晶； F . SiO2 从古到今被人类广泛地应用着，是因为
水分蒸发后燃烧 水不能防火
水分蒸干后不燃烧 硅酸钠能防火
（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与酸反应
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
②与盐反应
CaCl2 + Na2SiO3 = CaSiO3 ↓+ 2NaCl
③用途 可以作肥皂填料，还可以用做建筑、纸张的
A.还原剂
B.氧化剂 C.二者都不是
（2）反应 ②属于（ A、E ）， 反应③ 属于（ C、E ）。
A.化合反应 B.分解反应 C.置换反应
D.非氧化还原反应
E. 氧化还原反应
红(蓝)宝石： Al2O3晶体
钻石(金刚石)： 碳
的是（ D ）
A.CO2→H2CO3
B.SiO2→Na2SiO3
C.Na2O→Na2CO3 D.SiO2→H2SiO3
二氧化硅和硅酸盐
二位。是构成矿物的主要元素。硅 易与氧结合，自然界无游离的硅，以硅石SiO2及硅酸盐形式存在
——硅石有晶形和无定形两种形态。硅藻土是无定形的SiO2，由 硅藻和放射虫的遗骸构成，具有多孔性，是良好的吸附剂
●结构与性质
——结构 SiO2是原子晶体，每个硅原子与4个氧原子以单键相 连，构成[SiO4]四面体结构单元。晶体的最简式为SiO2，但SiO2并不 代表一个简单的分子。四面体排列的形式不同构成了不同的晶型
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二氧化硅和硅酸盐
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——物理性质 纯净的石英称水晶，是坚硬，脆性、难溶的无色透 明晶体，膨胀系数很小，骤热骤冷也不易破裂，常用以作光学仪器 ，是光导纤维的主要材料，紫水晶、烟水晶是由于混入杂质所致
——化学性质
•SiO2的化学性质不活泼，不溶于水
•与酸作用情况 只有浓磷酸和氢氟酸可与之作用
（4）骨架型硅酸盐 许多[SiO4]四面体联结成无限个三维网格结
构。[SiO4]四面体通过共用4个氧原子而组成各种各样的空间格架，
其硅2021氧/2/2骨3 干如[AlSi3O8]nn-等
二氧化硅和硅酸盐
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§14.5* 无机非金属材料
见第19章 材料与化学
§14.6* 常见离子的鉴定方法
略
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二氧化硅和硅酸盐
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●结构类型 硅酸盐基本结构单位都是[SiO4]四面体。[SiO4]四
面体不同的连接方式构成4类不同的硅氧骨干结构形式
（1）分立型硅酸盐 结构中含有单个的负离子[SiO4]2-或2，3，4 ， 6 个 [SiO4] 四 面 体 ， 联 成 直 链 或 环 状 结 构 的 负 离 子 [Si2O7]6- ， [SinO3n]2n-，这些分立的硅氧骨干靠带正电的金属离子相互联结
硅酸盐
高岭石
三、硅酸盐：多数不溶于水
1、硅酸盐化学式的氧化物表示方法:
书写规则：金属氧化物写在最前面，然后写二氧化 硅，最后写水，而且氧化物之间用“.”隔开
硅酸钠：Na2SiO3可以写成 Na2O ·SiO2
高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4
Al2O3 ·2SiO2 ·2H2O
钠长石:NaAlSi3O8
建筑粘合剂
水泥 工业 展望
（3）反应原理：
高温
Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑
高温
CaCO3+SiO2===CaSiO3+O2↑
主要化学反应：
Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑
高温
CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑
[设问]这两个反应是否违反了复分解反应规律？ 复分解反应规律仅适用于溶液，不能套用于高温
50Km，保密性能好。
钢化玻璃
光纤玻璃
2.陶瓷 （1）主要原料：
黏土 Al2O3·2SiO2·2H2O
（2）釉料 ——金属及其化合物 使陶瓷表面光滑，不渗水，具有 丰富的色彩。
（3）特性：抗氧化性，抗酸碱腐 蚀，耐高温，易成形。
钧瓷
陶
陶瓷工业发展更加 迅速，各种新
瓷 型陶瓷不断问世，美国“哥伦比亚” 号航天飞机的外壳，就是铺砌了3.2万 块这样的金属陶瓷耐热片。用新型陶 瓷材料代替金属材料制发动机，1990 年我国第一台无水冷发电机试车成功。 这是继美、日之后，国际上仅有的几 次试验之一。专家们预言：随着新陶 瓷技术的发展，人类将“重返”“石 器时代，不过是一个全新的石器时 代。”
轻质无水硅酸和气相二氧化硅_概述说明以及解释
轻质无水硅酸和气相二氧化硅概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文将介绍轻质无水硅酸和气相二氧化硅这两种重要的硅酸盐化合物。
轻质无水硅酸是一种无机化合物，具有低密度、高强度和优良的耐热性能，在建材、工业和冶金等领域有广泛应用。
而气相二氧化硅则是由固态二氧化硅通过某些特殊方法转化为气态形式，其特点包括高纯度、细颗粒度和均匀分散性，在微电子、太阳能和光学器件等领域具有重要应用价值。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行论述。
首先是引言部分，对本文的目的和内容进行简要介绍。
然后分别对轻质无水硅酸和气相二氧化硅进行详细阐述，包括定义与特性、生产方法与应用领域以及相关研究进展。
接下来，通过对比分析与对接应用场景，探讨了两者的区别、联系以及共同应用领域，并展望了合作潜力和未来发展趋势。
最后，在结论部分对主要观点和结果进行总结，并提出了对未来研究方向的建议和实际意义。
1.3 目的本文旨在深入了解轻质无水硅酸和气相二氧化硅这两种重要的硅酸盐化合物。
通过对它们的定义、特性、制备方法、应用领域以及相关研究进展的详细介绍，可以更全面地认识它们在不同领域中的应用价值和潜力。
此外，通过对比分析与对接应用场景，可以进一步加深对两者之间区别、联系和共同优势的理解，并探讨合作潜力和未来发展趋势。
本文还将总结主要观点和结果，并提出未来研究方向的建议，以期为相关领域的学术研究和工业应用提供参考。
2. 轻质无水硅酸:2.1 定义与特性:轻质无水硅酸是一种化学物质，化学式为SiO2。
与普通硅酸相比，它不含结晶水分子。
由于其特殊的结构和性质，轻质无水硅酸具有较低的密度和高的孔隙率。
这使得它在许多领域具有广泛应用。
2.2 生产方法与应用领域:目前，常见的生产轻质无水硅酸的方法包括溶胶-凝胶法、燃烧-反应法和气相制备法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用的方法之一，通过控制反应条件和添加适当的表面活性剂，可以获得具有良好分散性和较大比表面积的轻质无水硅酸。
二氧化硅和硅酸汇总
特别提示：SiO2与碳酸盐反应，生成CO2，是因为生成的CO2是气体，可以脱离反应体 系，并不能说明H2SiO3的酸性比H2CO3强，相反H2CO3的酸性比硅酸的酸性强。
【例2】 为确认盐酸、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一 次实验即可达到目的（不必选其他酸性物质）。请据此回答：
3.物理性质 SiO2 是坚硬难熔的固体，不溶于水。 4.化学性质
5.用途 （1）沙子是基本的建筑材料。 （2）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。 （3）石英和玛瑙制作饰物和工艺品。
【问题探究】 实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡皮塞，而不用玻璃塞？ 答案：玻璃中含有SiO2，SiO2与NaOH反应生成有黏性的Na2SiO3，会使瓶塞与瓶口粘在 一起，不易打开。
三、硅酸
1.硅酸的制备
实验操作
实验现象
滴加酚酞溶
液呈红色，加
入稀盐酸后
溶液变为无
色，有白色胶
状沉淀生成
结论及方程式 Na2SiO3 溶 液 显 碱 性，与稀盐酸反应的 化学方程式为：
Na 2SiO 3 2HCl 2NaCl H2SiO 3
2.硅酸的性质 3.硅胶
要点一：CO2和SiO2的比较
【例 1】 下列说法不正确的是（ ）
A.因 SiO2 不溶于水，故 SiO2 不是酸性氧化物
高温
B.在反应 SiO2+2C
Si+2CO↑中 SiO2 作氧化剂
C.SiO2 是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度大 D.氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
解析：A项，SiO2不溶于水，但它能与碱反应生成硅酸盐和水，是酸性氧化物，错误； B项，在该反应中SiO2被C还原为Si，SiO2作氧化剂，正确；C项，由于SiO2是一种空间 立体网状结构的物质，故熔点高，硬度大，正确；D项，SiO2能与氢氟酸反应，故常用 氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛装氢氟酸，正确。 答案：A。
2020-2021学年高二化学新教材人教版必修第二册教师用书：5.3.1硅酸盐材料含解析
第三节无机非金属材料第1课时硅酸盐材料课前自主预习一、硅酸盐1．硅酸盐在自然界中的存在形形色色的硅酸盐存在于地球的每一个角落，古代的陶瓷、砖瓦、现代的玻璃、水泥等，都是硅酸盐产品。
2．硅酸钠(1)物理性质：可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，具有强的黏合性。
(2)化学性质：①过量的CO2通入到Na2SiO3溶液中，发生的反应方程式为：Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO3，反应的原因：酸性H2CO3>H2SiO3。
②向Na2SiO3溶液中滴加CaCl2溶液，发生的反应方程式为：Na2SiO3＋CaCl2===CaSiO3↓＋2NaCl。
(3)用途：①建筑业常使用的黏合剂；②用水玻璃浸泡过的木材和纺织品既防腐蚀，又防火，故常被称为木材防火剂；③还可用作肥皂填料等。
(4)硅酸盐的表示方法：二、硅酸盐产品1．三大传统硅酸盐产品 硅酸盐产品原料 主要设备 水泥石灰石、黏土 水泥回转窑 玻璃纯碱、石灰石、石英 玻璃窑 陶瓷黏土许多硅酸盐具有多孔结构，孔径不同的硅酸盐具有筛分分子的作用，常用作分离、提纯气体或液体混合物，还可作干燥剂、离子交换剂、催化剂及催化剂载体。
3．传统硅酸盐工业(1)玻璃：①生产过程：纯碱、石灰石、石英等――→粉碎后适当比例玻璃熔炉――→冷却成品玻璃 ②主要化学反应：Na 2CO 3＋SiO 2=====高温Na 2SiO 3＋CO 2↑；CaCO 3＋SiO 2=====高温CaSiO 3＋CO 2↑。
③主要成分：Na2O·CaO·6SiO2。
④几种常见玻璃：a．石英玻璃——成分为SiO2，以纯净的石英为主要原料制成。
b．钢化玻璃——普通玻璃在电炉中加热软化，然后急速冷却而成，机械强度是普通玻璃的4～6倍。
c．有色玻璃——普通玻璃中加入一些金属氧化物，如Cu2O：红色玻璃，Co2O3：蓝色玻璃，MnO2：紫色玻璃等。
(2)水泥：①生产过程：黏土、石灰石――→粉碎后适当比例水泥回转窑――→加入石膏粉碎水泥②变化：发生了复杂的物理化学变化。
硅酸盐水泥熟料中强度较高的成分
硅酸盐水泥熟料中强度较高的成分硅酸盐水泥是一种常用的建筑材料，广泛应用于房屋、桥梁、道路等建筑工程中。
其主要成分是熟料和石膏，其中熟料是硅酸盐水泥的主要活性胶凝材料。
在硅酸盐水泥熟料中，有一些成分对于提高水泥的强度起到了重要作用。
本文将详细介绍硅酸盐水泥熟料中强度较高的成分。
1. 三氧化二铝（Al2O3）三氧化二铝是硅酸盐水泥中强度较高的重要成分之一。
它具有良好的胶凝性能和抗压强度，能够增加水泥的早期和后期强度。
三氧化二铝在水泥反应过程中参与了硬化反应，形成了硬质钙铝石等物相，从而提高了水泥的强度。
2. 二氧化硅（SiO2）二氧化硅是硅酸盐水泥中另一个重要的成分。
它是水泥熟料中最主要的氧化物，具有良好的胶凝性能和抗压强度。
二氧化硅能够与水中的钙离子反应生成硅酸钙凝胶，这种凝胶可以填充水泥熟料中的孔隙，提高水泥的致密性和强度。
3. 四氧化三铁（Fe2O3）四氧化三铁是硅酸盐水泥中的另一个重要成分。
它具有良好的胶凝性能和抗压强度，可以增加水泥的早期和后期强度。
四氧化三铁在水泥反应过程中参与了硬化反应，形成了硬质铁铝酸盐等物相，从而提高了水泥的强度。
4. 三氧化二钙（CaO·Al2O3）三氧化二钙是硅酸盐水泥中一种重要的矿物相。
它具有良好的胶凝性能和抗压强度，能够增加水泥的早期和后期强度。
三氧化二钙在水泥反应过程中与水中的钙离子反应生成硬质钙铝石等物相，从而提高了水泥的强度。
5. 硅酸钙（CaSiO3）硅酸钙是硅酸盐水泥中的一种重要成分，也是一种常见的矿物相。
它具有良好的胶凝性能和抗压强度，能够增加水泥的早期和后期强度。
硅酸钙在水泥反应过程中与水中的钙离子反应生成硬质石灰石等物相，从而提高了水泥的强度。
6. 钙铝石（C3A）钙铝石是硅酸盐水泥中的一种重要物相，也是一种常见的胶凝材料。
它具有较高的活性和较快的胶凝速度，能够增加水泥的早期强度。
然而，在长期龄化过程中，钙铝石会发生变质反应，导致水泥强度下降。
硅酸盐化学式
硅酸盐化学式
硅酸（silicic acid）别名含水二氧化硅、矽酸，化学式为h2sio3，是一种弱酸。
硅酸盐在水溶液中有水解作用。
游离态的硅酸，包括原硅酸（h4sio4）、偏硅酸(h2sio3)、二硅酸 (h2si2o5)，酸性很弱。
实验室采用水玻璃（硅酸钠）和盐酸反应或者硅酸钠和二氧化碳和水反应制得硅酸胶体。
电离平衡常数：k1=2.2*10-10(30℃)。
工业制法：
1、盐酸法将细孔球形硅胶用盐酸煮沸4～6h后用纯水冲洗，研磨72h以上，用纯水冲洗后，再在70～80℃二次研磨，制取硅酸。
2、在硅酸钠溶液中加入酸与电解质，搅拌下反应生成硅酸凝胶，再经老化、洗涤、干燥、活化制得硅胶。
不同的原料配比及工艺条件可制得不同规格的产品。
3、在硅酸钠溶液中重新加入酸及一定量电解质，在烘烤下反应分解成硅酸凝胶，再经老化、冲洗潮湿活化制取硅胶。
使用相同原料韧度及工艺条件可作得相同规格的产品。
四、1、1 二氧化硅和硅酸
=
CaSiO3
3、与强碱反应：SiO2 + 2NaOH
= Na2SiO3 + H2O
问题探究
1．为什么实验室盛装NaOH溶液的试 剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ 玻璃的成分中含有二氧化硅 SiO2+NaOH=Na2SiO3+H2O 注意：玻璃瓶 瓶塞和瓶口磨砂后，使SiO2 裸露，SiO2能 与NaOH反应，生成有粘性的Na2SiO3，使玻璃塞打不开 玻璃瓶 瓶壁光滑，常温下不与碱液反应，可用玻璃瓶盛 放碱液，但瓶塞应用橡胶塞或软木塞，不能用玻璃塞 (不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、 Na2SiO3等溶液。)
2、硅酸（H2SiO3）
原硅酸H4SiO4失水生成硅酸 SiO2 是H4SiO4 、H2SiO3的酸酐
硅胶多孔，吸水性 强，可用作食品、 H4SiO4=H药品的干燥剂、或 2SiO3+H O 催化剂载体 2
硅酸是一种很弱的酸(酸性比碳酸还要弱)，溶解度很小.
（1）制法——可溶性硅酸盐与酸反应：
现象
4、硅酸盐组成的表示
用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。
Na2SiO3 Na2O•SiO2
高岭石
Al2（Si2O5）（OH）4
Al2O3 · 2· 2O 2SiO 2H
要领：两边原子个数守恒 顺序：活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、 二氧化硅、水
5、硅酸盐产品：玻璃、水泥、陶瓷
产品
用
HCl 可制得H2SiO3 H2CO3
，可证明H2SiO3 的酸性比
HCl
H2CO3
酸性强弱： HCl > H2CO3 > H2SiO3
（3）不稳定，受热易分解
gb175-2024通用硅酸盐水泥标准
gb175-2024通用硅酸盐水泥标准GB175-2024通用硅酸盐水泥标准是中国国家标准，对硅酸盐水泥的技术要求、试验方法、标记、包装、运输和质量证明等进行了详细的规定。
以下是对该标准内容的详细介绍：一、产品分类及技术要求：GB175-2024将硅酸盐水泥分为32.5级、42.5级和52.5级三个等级。
每个等级的硅酸盐水泥都有其特定的技术要求，如化学成分、强度等。
1.化学成分：硅酸盐水泥必须符合特定的化学成分要求，包括主要成分氧化钙（CaO）、二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3）、三氧化二铁（Fe2O3）等。
2.强度：对于三个等级的硅酸盐水泥，GB175-2024对其强度也有明确的要求。
其中，32.5级硅酸盐水泥的28天抗压强度不低于32.5MPa，42.5级硅酸盐水泥的28天抗压强度不低于42.5MPa，52.5级硅酸盐水泥的28天抗压强度不低于52.5MPa。
3.物理性能：GB175-2024还对硅酸盐水泥的物理性能进行了详细的要求，包括比表面积、试验时间等。
二、试验方法：为了保证硅酸盐水泥的质量，GB175-2024还规定了一系列的试验方法，以确保硅酸盐水泥的化学成分、物理性能和强度等达到标准要求。
例如，试验方法包括化学分析、物理性能试验和强度试验等。
1.化学分析：硅酸盐水泥的化学成分可以通过化学分析方法来确定，如用化学试剂和设备对硅酸盐水泥样品进行定性和定量分析。
2.物理性能试验：物理性能试验包括比表面积测定、主要矿物组成分析等。
比表面积测定可通过比表面积测定仪进行实验。
3.强度试验：强度试验主要包括抗压强度和抗折强度试验。
通过在一定的条件下对硅酸盐水泥样品进行加载，以测定其抗压强度和抗折强度。
三、标记、包装、运输和质量证明：为了保证硅酸盐水泥的质量和正常使用，GB175-2024还对硅酸盐水泥的标记、包装、运输和质量证明等进行了规定。
1.标记：硅酸盐水泥包装上必须标有生产厂家的名称、商标、产品牌号、生产日期、质量等级等。
硅酸盐中二氧化硅含量的测定
硅酸盐中二氧化硅含量的测定氟硅酸钾容量法实验原理：测定二氧化硅的氟硅酸钾法，是根据硅酸在有过量的氟离子和钾离子存在下的强酸性溶液中，能与氟离子作用生成氟硅酸离子SiF 6 2- ，并进而与钾离子作用生成氟硅酸钾（K2 SiF 6 ）沉淀。
该沉淀在热水中定量水解生成相应的氢氟酸，因此可以用酚酞作指示剂，用NaOH 标准溶液来滴定至溶液呈微红色即为终点。
其反应方程式如下：SiO32- + 6F- + 6H+SiF62- + 3H2OSiF62- + 2K+K2 SiF6K2 SiF6 + 3H2 O 2KF + H 2 SiO3+ 4HF4HF + NaOH NaF + H2 O在上述反应中，一个摩尔的SiO32- 转变为四个摩尔的HF ，而HF 与NaOH 反应的摩尔比是1:1 ，由此可知，被测物SiO2 与NaOH 是按1:4 的摩尔比进行化学计量的，即所消耗的每一摩尔的NaOH 仅相当于四分之一摩尔的SiO2，按此关系计算SiO2 的含量。
要使反应进行完全，首先应把不溶性的二氧化硅或不溶性的硅酸盐变为可溶性的硅酸；其次要保证溶液有足够的酸度；还必须有足够的氟离子和钾离子存在。
在水泥分析中，对可溶于酸的样品如普通水泥熟料，纯熟料水泥以及不含酸性混合材料的各种硅酸盐水泥和矿渣水泥等，可以直接用酸分解。
对于不能用酸分解的试样，多采用碳酸钾作熔剂，熔融后再进行分解。
其中用硝酸分解试样比用盐酸好些，因用硝酸分解样品不易析出硅酸盐凝胶，同时由于在浓硝酸介质中氟铝酸盐比在同体积的浓盐酸介质中的溶解度大的多，可以减少铝离子的干扰。
溶液的酸度应保持在3mol·L -1 左右，过低易形成其它盐氟化物沉淀而干扰测定，但酸量过多会给沉淀的洗涤与中和残余酸的操作带来麻烦，亦无必要。
所用的硝酸应一次加入，预防析出硅胶，使测定结果偏低。
氟硅酸钾沉淀完全与否，和溶液体积的关系不是太大，一般在80mL 以内均可得到正确的结果。
41第1课时二氧化硅和硅酸
成才之路 ·化学 ·人教版 · 必修1
(2)SiO2 的存在 地球上存在的天然 SiO2 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。 晶体形式存在的 SiO2 主要有水晶和玛瑙，水晶是无色透 明的石英晶体，玛瑙是具有彩色环带状或层状的石英晶体。 沙子中含有小粒的石英晶体。 无定形 SiO2，硅藻土
第四章 第一节 第1课时
成才之路 ·化学 ·人教版 · 必修1
光导纤维是一种能利用光的反射作用来传导光线的透明 度极高的细丝。以光导纤维为传输媒介的光纤通讯，是将要 传送的语言、图像和数据信号等转化为光信号，以光纤进行 传输的通讯方式。它克服了声音信号和图像信号在铜丝或铝 丝这两种传统媒介中传播损耗大的缺点，并节约了大量金属 资源。你知道光导纤维是什么材料制得的吗？
成才之路 ·化学 ·人教版 · 必修1 第四章 第一节 第1课时
成才之路 ·化学 ·人教版 · 必修1
●典例剖析 【例 1】 下列说法不正确的是( ) A．因 SiO2 不溶于水，故 SiO2 不是酸性氧化物
高温 B．在反应 SiO2＋2C=====Si＋2CO 中 SiO2 作氧化剂 C．SiO2 是一种空间立体网状结构的晶体，熔点高、硬度 大 D．氢氟酸能够刻蚀玻璃，故不能用玻璃瓶来盛装氢氟酸
第四章 第一节 第1课时
成才之路 ·化学 ·人教版 · 必修1
新知识·导学探究
第四章 第一节 第1课时
成才之路 ·化学 ·人教版 · 必修1
●新知导学
1．硅是一种亲氧元素，主要以熔点很高的□1 ______及 □2 ________的形式存在。
2．二氧化硅通常用□3 ________表示其组成，实际上，
第四章 第一节 第1课时
硅酸盐(新)
A水玻璃
B水泥
C玻璃
D石英晶体
原料 普通 水泥 黏土、石灰石
成分 硅酸三钙（3CaO· 2） SiO 硅酸二钙（2CaO· 2） SiO 铝酸三钙（3CaO· 2O3） Al Na2SiO3 CaSiO3
普通 玻璃 陶瓷
其他
纯碱、石灰石、 石英 黏土
SiC、硅钢、硅橡胶、分子筛
分子筛：均匀微孔结构的铝硅酸盐、主要用作吸附剂和催化剂。
前者致密，后者疏松，化学性质相同，物理性质有差别
硅胶多孔、吸附水分能 力强，常用作实验室和 袋装食品、瓶装药品等 的干燥剂，也可用作催 化剂的载体。
四、硅酸盐组成的表示方法 硅酸盐的种类很多，结构也很复杂
高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3 ·2SiO2 ·2H2O 钙长石：CaAl2SiO6 CaO · 2O3 ·SiO2 Al
课堂小结：
常温下，化学性质不活泼，不跟其他物质（如 氧气、氯气、硫酸、硝酸等）起反应。 硅 的 化 学 性 质
Si ＋ O2 Si ＋ ２F２ ＝ SiF4
SiO2
Si ＋ 4HF ＝ SiF4 ↑ ＋ 2H2 ↑
Si＋2NaOH ＋ H2O ＝ Na2SiO3 ＋ 2H2↑
SiO2 ＋ CaO
4．弱氧化性
SiO2＋2C
高温
Si ＋ 2CO↑
３．与盐反应（固体）
SiO2 + CaCO3
高温
CaSiO3 + CO2 ↑
总结：
单质 化学性质 二氧化碳
(CO2)
二氧化硅 (SiO2)
酸 与强碱反应 CO2+2NaOH= SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O Na2CO3+H2O 性 相 高温 同 氧 与碱性氧化 CO +CaO= CaCO SiO2+CaO = CaSiO3 化 物反应 2 3 点物
化学：4.1.1《二氧化硅和硅酸》课件(1)(新人教必修1)
硅藻土 中国硅藻土资源丰富。全国10个省(区) 有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有354 处，总保有储量矿石3.85亿吨。 仅次于美国，居世界第2位。在地区分布 上，以吉林最多，占全国储量的54.8%， 云南、福建、河北等地次之。矿床类型 主要为火山物源沉积型矿床(吉林长白、 山东临胸、浙江嵊州市硅藻土矿等)和 陆源沉积型(云南寻甸、四川米易硅藻 土矿等)矿床。
压汞灯寿命长2倍，是白炽灯手民能 够的10倍，是目前寿命最长的灯。
生 物 陶 瓷
结 构 陶 瓷
氧化铝(Al2O3)陶瓷
氮化硅(Si3N4)陶瓷
课堂练习
1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化 合物不具有的性质是（ B ） 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.要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的 试剂是（ A ） A.纯碱溶液 B.盐酸 C.硫酸 D.苛性钠溶液 3、下列试剂能贮存在磨口玻璃塞试剂瓶里的是 （ C） A.HF溶液 B.KOH溶液 C.盐酸 D.水玻璃
化学稳定性:_________ 很稳定
讨论：初中学过的酸性氧
化物的通性包括哪些方面？ （以CO2为例）
（4）SiO2的化学性质:
①酸性氧化物
SiO2 ＋ 2NaOH == Na2SiO3 ＋H2O
SiO2 + 2OH— == SiO3 2- + H2O
SiO2 ＋ CaO == CaSiO3
高温
CaCO3+SiO2==== CaSiO3+CO2↑ ②主要成分： Na2SiO3、CaSiO3、SiO2
(Na2O•CaO•6SiO2)
（2）水泥： 以黏土和石灰石为主要原料
经研磨、混合后在 水泥回转窑中煅烧， 再加入适量石膏，研 成细粉就得到水泥。 石膏的作用是调节 水泥硬化速度。
二氧化硅和硅酸
光导纤维手术头灯
总结
一、二氧化硅： 1.二氧化硅的结构： 2.二氧化硅的化学性质： 3.二氧化硅的应用： 二、硅酸： 1.硅酸的性质： 2.硅酸的制取： 3.硅酸的应用：
作业
《世纪金榜》 第45页 学业达标训练
非金属及其化合物
二氧化硅和硅酸
宁晋四中 江庆平
硅在地壳中含量第二，硅的氧化物 及硅酸盐约占地壳质量的90%以上
硅的存在与分布
存在：没有游离态，只有化合态分布：自然界 中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。
从原子结构认识硅
从原子结构认识硅
C
碳是构成有机物 的主要元素
Si
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， 所以硅的化学性质不活泼,主要形成四价化合物．
地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为）硅石
硅石 结晶形（石英）
无色透明 水晶
Hale Waihona Puke 无定形彩色环带或层状 玛瑙
天 然 水 晶
天然玛瑙
无用 开光 刀导 手纤 术维 做 现代通信用光缆 光 学 纤 维 胃 镜
硅和二氧化硅的反应方式
硅和二氧化硅的反应方式
（最新版）
目录
1.硅和二氧化硅的化学性质
2.硅和二氧化硅的反应条件
3.硅和二氧化硅的反应过程
4.硅和二氧化硅反应的产物
5.硅和二氧化硅反应的应用
正文
硅和二氧化硅的反应方式
硅是一种非金属元素，化学符号为 Si，它在自然界中以单质和化合物的形式存在。
二氧化硅，化学式为 SiO2，是硅最常见的化合物，它是一种无色、无臭、不溶于水的固体。
硅和二氧化硅的化学性质
硅的化学性质比较活泼，它可以与许多元素形成化合物。
在自然条件下，硅主要以硅酸盐的形式存在，硅酸盐是由硅和氧与其他元素结合形成的化合物。
二氧化硅的化学性质比较稳定，它不与水反应，也不与大多数酸反应。
然而，二氧化硅可以与碱性物质反应，生成硅酸盐。
硅和二氧化硅的反应条件
硅和二氧化硅在高温下可以发生反应，生成硅酸盐。
反应的条件是高温和碱性环境。
硅和二氧化硅的反应过程
硅和二氧化硅的反应过程比较复杂，它涉及到多个步骤。
首先，硅和
氧气反应，生成二氧化硅。
然后，二氧化硅与碱性物质反应，生成硅酸盐。
最后，硅酸盐与其他元素结合，形成硅酸盐矿物。
硅和二氧化硅反应的产物
硅和二氧化硅反应的产物是硅酸盐。
硅酸盐是一种含有硅和氧的化合物，它与硅和二氧化硅的化学性质不同。
硅和二氧化硅反应的应用
硅和二氧化硅反应在自然界中广泛存在，它是硅酸盐形成的重要途径。
硅酸盐水泥中矿物组成
硅酸盐水泥熟料主要由氧化钙（CaO，简写为C）、二氧化硅（SiO2简写为S）、氧化铝（Al2O3简写A）和氧化铁（Fe2O3简写为F）四种氧化物组成。
通常这四种氧化物总量在熟料中占95％以上。
每种氧化物含量虽然不是固定不变，但其含量变化范围很小，水泥熟料中除了上述四种主要氧化物以外，还有含量不到5％的其他少量氧化物，如氧化镁、氧化钛、三氧化硫等。
氧化钙是熟料中最主要的成分，它与熟料中其他氧化物如Si02、A1203、Fe203等发生化学反应，生成熟料矿物如硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙等。
一般情况下，随着熟料中CaO含量的增加，熟料中矿物成分C3S含量增大，从而可以提高水泥的强度。
但是CaO的含量不是越多越好，而是有一个最佳含量，即与SiO2、A1203、Fe203等氧化物化合后没有剩余的CaO存在的量。
假如CaO含量超过其他氧化物与之化合所需的量，则多余的CaO会以游离状态存在于熟料中，从而影响水泥的体积安定性。
二氧化硅也是硅酸盐水泥熟料中最主要化学成分之一。
它在高温下与CaO发生反应，生成硅酸盐矿物硅酸三钙和硅酸二钙。
假如熟料中SiO2含量低，生成的硅酸盐矿物量就减少，从而影响水泥的强度。
另外SiO2含量对熟料煅烧也会产生很大影响。
熟料中氧化铝可以与CaO、Si02、Fe203发生反应，生成铝酸三钙和铁铝酸四钙。
当A1203含量增加时，水泥的凝聚、硬化速度加快，但是水泥后期强度增长缓慢，并且降低了水泥的抗硫酸盐性能。
A1203含量高的水泥，在水化时放热快，而且水泥的水化热较大。
氧化铁也是熟料中重要的化学成分之一，可以与CaO、A1203反应生成铁铝酸四钙。
增加熟料中的Fe203含量，可以降低水泥熟料的熔融温度，但会导致水泥水化和硬化速度变慢。
其他少量氧化物的存在，也会不同程度地影响着硅酸盐水泥熟料的煅烧过程和水泥性能。
2.2硅酸盐水泥熟料矿物组成在水泥熟料中，氧化钙、二氧化硅、氧化铝和氧化铁等都不是以单独的氧化物形式存在，而是经过高温煅烧后，两种或两种以上的氧化物反应生成的多种矿物集合体，其结晶细小，通常为30～60μm。
硅酸盐与二氧化硅一样
硅酸盐与二氧化硅一样
硅酸盐与二氧化硅是一种类似的化学物质，它们都含有硅元素。
硅酸盐是一种化合物，由硅酸根离子和金属离子组成，如钠硅酸盐(Na2SiO3)和钙硅酸盐(CaSiO3)等。
二氧化硅是一种单质，也称为二氧化硅分子(SiO2)，由硅原子和氧原子组成。
虽然它们的化学结构不同，但它们的物理性质很相似。
例如，它们都具有高的熔点和热稳定性，以及优良的绝缘性能和耐腐蚀性能。
此外，硅酸盐和二氧化硅都是重要的工业原料，在建筑材料、玻璃制造、陶瓷制造、电子工业等领域有着广泛的应用。
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——硬磁材料或永磁材料 用于发电机、电气仪表等方面 ——软磁材料 用于电动机及变压器的磁芯以及各种磁头材料
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15
§19.3 （新型）无机非金属材料
●概况
——范围 无机非金属材料包括了除金属材料和高分子材料以外的 几乎所有的材料。所有材料中用量最大
——无机非金属材料的种类
新型陶瓷 用高纯度无机化合物为原料，在严格控制条件下成型
、烧09.0结3.20或21 作其他处理制成具有微细结晶组织的无机材料
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——陶瓷材料的优点 化学稳定性好，耐酸碱侵蚀和抗高温氧化 ，制备工艺简单，组成可变，可通过控制其组成获得新性能。某 些材料经适当处理，还可以和晶体材料一样显示各向异性，有的 性能甚至比晶体材料还要优越
——发现史 1968年美国布鲁海文国家实验室首先发现镁一镍合金 具有吸氢特性，1969年荷兰菲利普实验室发现钐钴（SmCo5）合金 能大量吸收氢，随后又发现镧一镍（LaNi5）合金在常温下具有良好 的可逆吸放氢性能，现贮氢合金正在向合金系的多元化发展
●应用
利用贮氢合金贮运氢气，既轻便又安全，不仅没有爆炸危险，还有
——一般的陶瓷，是以黏土为主要原料，高温煅烧而制得的硬而 强、耐水、性脆的硅酸盐材料
——陶瓷的制作 黏土等与适量水充分调制后，制成一定形状的 坯体。经低温干燥，高温烧结和冷却阶段，生成以3A12O32SiO2为 主要成分的陶瓷材料
——类型 陶器 用普通黏土为原料，在不高于1000℃的温度下烧结而得 细瓷 用较纯净的黏土，在更高的温度下烧成，并经上釉而得
19.2.1 轻质合金
●定义 轻质合金是以轻金属为主要成分的合金材料。有色金
属与合金中的铝、镁及其合金属于轻金属和轻合金
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●类型
——铝合金 按加工方式分为变形铝合金和铸造铝合金。经热处理 提高强度的变形铝合金为硬铝合金，其制品的强度和钢相近，而质 量仅为钢的1／4左右，但耐腐蚀性较差。用压力加工法提高强度的 变形铝合金称为防锈铝合金，可耐海水腐蚀，用于造船工业
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19.2.2 形状记忆合金
●形状记忆效应 合金材料在一定条件下变形后仍能恢复到变形
前原始形状的能力。原因：合金存在着一对可逆转变的晶体结构的 。1951年美国人首先发现金一镉（Au—Cd）合金有记忆形状的特性 。以后发现铟一铊（In—Tl）、镍一连接管外径小的套管，再扩径，把欲连管道插 入。温度至常温时，套管收缩即形成紧固密封。20世纪70年代初， Ni—Ti合金管接头在美国F14飞机油路连接系统上得到应用
——铝锂合金 轻合金中用途最广泛。特点：高强高模。原因：锂 的密度为0.534g／cm3，是铝的1／5，钢的1／15。在铝合金中增加 少量锂可使密度显著降低。对于追求轻质高强材料的航空航天工业 有很大吸引力。民航机上改用铝锂合金，飞机重量可以减轻8％～ 16％，如B737将可减重2178kg，B747SP可减重4200kg，B747—200 可减重5200kg，A310可减重2600kg，A340可减重3900kg
贮存时间长、无损耗等优点。贮氢合金的迅速发展，必为氢气的利
用开09.0辟3.20更21 广阔的前途
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19.2.4 金属磁性材料 ●磁性材料（体） 能磁化到较大磁化强度并在实际中可利用
其磁性的强磁性体即称为磁性材料
发展史
——指南针、指南车 ——20世纪60年代：第一代稀土永磁合金。目前第四代稀土永磁 材料
——优点 连接方式接触紧密，防渗漏、装配时间短，远胜于焊接
，特别适合于航空、航天、核工业及海底输油管道等危险场合等领
域。Ni—Ti形状记忆合金可制成人造卫星天线而卷入卫星体内，当
卫星09.0进3.20入21 轨道后，借助于太阳热或其他热源在太空展开
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19.2.3 贮氢合金
●概况
——贮氢材料 某些过渡金属、合金和金属间化合物有特殊的晶体 结构，使氢易进入其晶格间隙形成金属氢化物，这些金属氢化物可 贮存1000～1300倍的氢，加热时氢能从金属中释放出来
SiO2 + 4HF ==== SiF4 + 2H2O SiF4极易与HF配位形成氟硅酸
SiF4 + 2HF ==== H2SiF6
氟硅酸在水溶液内很稳定，是强酸，酸性与硫酸相仿
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第十九章 材料与化学
本章要点
本章主要介绍化学与材料科学之间的关系，重点是化学在各种新材 料的开发和应用中的作用，包括金属材料、新型无机非金属材料、 有机高分子材料、复合材料以及纳米材料等
•陶瓷、砖瓦、玻璃、水泥和耐火材料等以硅酸盐化合物为主
要成分制成的传统无机材料
•由氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等制成的新型无机非金
属材料
——性能特点 耐高温、高硬度、抗腐蚀等优异性能，以及优良的 介电、压电、光学、电磁学及其功能转换等特性
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19.3.1 陶瓷材料
●陶瓷(ceramics)
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§19.1 引言 ●定义 材料（materials）是能用以制作有用物件的物质 ●分类 按化学组成
——金属材料 以金属元素为基础的材料 ——无机非金属材料 除金属和高分子材料外的几乎所有的材料 ——有机高分子材料 ——复合材料
●意义 国际社会公认，材料、能源和信息技术是新科技革命的
二氧化硅和硅酸盐
——物理性质 纯净的石英称水晶，是坚硬，脆性、难溶的无色透 明晶体，膨胀系数很小，骤热骤冷也不易破裂，常用以作光学仪器 ，是光导纤维的主要材料，紫水晶、烟水晶是由于混入杂质所致
——化学性质
•SiO2的化学性质不活泼，不溶于水
•与酸作用情况 只有浓磷酸和氢氟酸可与之作用
SiO2 + 2H3PO4(浓) ==== SiP2O7 + 3H2O
三大支柱。从现代科学技术发展史中可以看到，每一项重大的新技 术发现，往往都有赖于新材料的发展
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§19.2 金属材料
●概况
——金属材料是以金属元素为基础的材料。纯金属的机械性能 常难满足工程技术的需要，故金属材料常以合金的形式使用
——合金 在纯金属中，加人一种或多种其他元素，通过适当 的成型加工，制造出具有不同性能的各种金属材料