第四章 非金属及其化合物
非金属及其化合物
第一节 无机非金属材料的主角________硅
高楼大厦
集成电路芯片
1 、硅的原子结构
一、硅
C
2、硅的存在形式
化合态存在于自然界
主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。
碳—统治有机界：碳是构成有机物的主要元素。
硅—统治无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。
二、二氧化硅和硅酸
1、二氧化硅（ SiO2）
（1） SiO2的存在形态
无定形（硅藻土）
（石英晶体）
玛瑙
水晶
(无色透明)
(彩色环带或
层状)
硅石
结晶形
（2）二氧化硅的晶体结构
CO2的晶体结构
SiO2的晶体结构
【SiO4】四面体结构
①工艺品
玻璃仪器
（3）二氧化硅的用途
石英坩埚
玛瑙饰物
建筑材料
光导纤维
思考与交流：
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。
①酸性氧化物
与碱性氧化物反应生成盐
SiO2+ CaO == CaSiO3
（3）化学性质:
高温
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？
硅酸钠，水溶液俗名“水玻璃”，具有黏性，可用作粘合剂，也可用来制备硅胶和木材防火剂等。
与强碱反应生成盐和水
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O
② SiO2不溶于水，不能与水反应生成硅酸。
HF是唯一可以与SiO2 发生反应的酸，此反应用来雕刻玻璃。
SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O
③能与HF反应（ SiO2的特性）
2、硅酸（H2SiO3）
H2SiO3是很弱的酸（酸性比碳酸还弱）,不能使指示剂变色。
现象
结论
方程式
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呈碱性，硅酸难溶于水
Na2SiO3+2HCl == H2SiO3（胶体）
+2NaCl
实验4-1
硅胶
制备：
H2SiO3 硅酸凝胶 硅酸干凝胶
“硅胶”
用途：
硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室、袋装食品和瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。
逐渐聚合
干燥脱水
三、硅酸盐
结构复杂，大多数不溶于水。
2.硅酸钠（Na2SiO3), 其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。
1.是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
3.硅酸盐的化学性质
（1）有很强的热稳定性，能耐高温。
（2）硅酸盐易与酸反应
Na2SiO3 + H2O + CO2 == Na2CO3 + H2SiO3↓
Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3 ↓
实验4-2
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
无机非金属材料
硅酸盐产品
陶瓷
水泥
玻璃
4.用 途
陶 瓷
日用器皿、建筑饰材、卫生洁具
玻璃
普通玻璃: 以纯碱 、石灰石和石英为原料，
经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。
水泥
以黏土和石灰石为主要原料，添加适量的石膏。
具有特殊功能的含硅物质
1.碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。
2. 硅 钢
高导磁性
用作变压器铁芯
4.分子筛吸附剂、催化剂
具有均匀微孔结构的铝硅酸盐
3.硅橡胶
良好的弹性
四、硅单质
1.存在：自然界中没有游离态的硅，硅有晶体硅和无定形硅两种。
2.物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，结构类似于金刚石，熔点高(1410℃) ，硬度大，质脆；导电性介于导体和绝缘体之间。
4.用途
晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料
硅太阳能电池
电脑的中央处理器（CPU）
作业：1、2、3、4、5、9