硅无机非金属材料

三、硅酸盐与无机非金属材料
玻璃
原料
纯碱、石灰石、石英
水泥
粘土、 石灰石 高温下发生复杂 的物理、化学变 化
陶瓷
粘土
反应 原理 主要 成分
高温 CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑
高温 Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑
烧结时发生复杂 物理、化学变化
SiO2 CaSiO3 Na2SiO3
2CaO· 2 SiO 3CaO· 2 SiO 3CaO· 2O3 Al 水硬性：无论在水 中还是在空气中均 能硬化（是不可逆 过程）
硅酸盐
特性
非晶体，透明、无固定熔 点，可在一定温度范围内 软化
抗氧化、抗酸碱腐 蚀、耐高温、绝缘
本节内容小结： ①硅的存在
1.硅
②硅的化学性质 ③硅的用途 ①二氧化硅的化学性质
空间网状结构
性质很稳定
分组讨论：
（1） 二氧化硅属于哪类物质？ （2）这类物质都有那些化学性质？ （3）二氧化硅可以和那些物质反 应？
3.SiO2的化学性质
SiOቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 水 碱
——酸性氧化物
CO2 CO2+H2O= H2CO3 CO2+2NaOH= Na2CO3+H2O
不反应
SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O
高温 ② Si+2Cl2======SiCl4 （4）加热，Si能与某些金属单质反应
5.硅的制备
高温
（粗硅）
SiO2 +2 C====Si+2CO↑
高温
SiO2 +3 C====SiC+2CO↑
（金刚砂）
提 纯：
Si+2Cl2==SiCl4 SiCl4+2H2==Si+4HCl
（高纯硅） 高温
高温
碱性 高温 高温 氧化物 SiO2+CaO =CaSiO3 CO2+CaO =CaCO3
3.二氧化硅的化学性质 （1）酸性氧化物的通性
① 与强碱反应 SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
结论： 盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃塞， 可用橡胶塞。
②与碱性氧化物反应
高温 SiO2+CaO=====CaSiO3 ③与某些盐反应 CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑ Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑
2. 下列溶液可以盛放在玻璃瓶中， 但不能用磨口玻璃塞的是： A.氢氟酸
C.NaOH溶液
B.浓硝酸
D.氯水
3.关于碳和硅的叙述中,不正确的是:
A.其最高价氧化物都能与NaOH溶液反应 B.单质在加热时都能与氧气反应 C.氧化物都能溶于水生成相应的酸
D.在常温下，碳和硅的单质化学性质都不 活泼
4.如何除去二氧化硅中少量的碳酸钙杂 质？用化学方程式表示。
硅单质的性质
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。
物 理 性 质
晶体硅的结构类似于金刚石，熔点 半导体材料 和沸点都很高，硬度大。
导电性介于导体和绝缘体之间。
分组讨论：
硅属于哪类物质？这类物质都具 有那些化学性质？请大胆猜想硅可能 具有那些化学性质？
4.硅的化学性质 （1）常温下，化学性质稳定
例如，常温下，不易与H2、O2、Cl2、 硫酸、硝酸、盐酸等物质反应 （2）常温下只与碱、氢氟酸、氟气 反应 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
Si+4HF=SiF4↑ +2H2↑
Si+2F2=SiF4
（3）加热，Si能与某些非金属单质反应 △ ① Si+O2=====SiO2 （燃烧，放出大量的热）
其他 1.20%
金属在地壳中的含量
氢0.16% 镁2.00% 钾2.47%
硅26.3%
氧48.6%
1 钠2.74% 2 钙3.45% 铁4.75% 3 4 5 6 铝7.73% 7 8 9
一、单质硅与半导体材料
1.硅元素在自然界中全部以 化合 态存 在，硅元素在地壳中的含量居第 二 位 仅次于 氧 。 2.最早使用的半导体材料 锗 ，现在 最广泛使用的半导体材料 硅 。
高温 高温
④特性：与氢氟酸反应
SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O 用途：刻蚀玻璃花纹
氢氟酸不能用玻璃瓶盛装， 结论： 而盛在塑料瓶。
二氧化硅的注意点：
不与水反应（如何制取硅酸？）
SiO2+H2O≠H2SiO3
4.二氧化硅的用途 ①制造光导纤维 和石英表中的压电材料 ②水晶：制造电子部件和光学仪器 注意： 硅和二氧化硅的用途易混淆
2.SiO2
②二氧化硅的用途
3.硅酸盐及无机硅酸盐材料
练习：完成下列反应方程式
1、硅与氧气 2、高纯硅的制取 3、二氧化硅与氢氧化钠的反应 4、二氧化硅与氢氟酸的反应 5、制取玻璃时的反应
随堂训练：
1.下列说法正确的是： A.晶体硅和无定形硅是两种不同的物质 B.二氧化硅可用做半导体材料 C.硅可与氧气反应，单质硅不能在空气 中稳定存在 高温 D.在 SiO2 +2 C====Si+2CO↑ 反应中， 氧化剂与还原剂的物质的量比为 2：1
5、硅的用途 ①硅芯片；半导体材料 ②制集成电路、晶体管、硅整流器等 半导体材料 ③含硅4%的钢可制变压器铁芯 ④含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设 备
二、二氧化硅与光导纤维
1.自然界中存在
石英岩
水晶
玛瑙
沙子
2.SiO2的物理性质
—— 联想：沙子
固体 熔沸点比较高 不溶于水
硬度比较大
3.SiO2的结构
CaCO3 +2HCl ==CaCl2 +H2O +CO2↑ 5.如何除去碳酸钙中少量的二氧化硅杂 质？用化学方程式表示。 SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O