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第四章 非金属及其化合物
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第一节 无机非金属材料的主角
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－－－－硅
你知道美国的硅谷吗？
Silicon vally
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Si元素在地壳中的含量排在第几位？
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在地壳中硅的含量为26.3%，仅次于氧。 硅的氧化物及硅酸盐够成了地壳大部分 的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的 90%以上。在无机非金属材料中，硅一 直扮演中主要角色
二氧化碳 CO2
表示二氧化碳分 子及其组成
气态
二氧化硅 SiO2
表示二氧化硅晶体中 硅氧原子个数比
固态
很小
很大
能溶于水
不溶于水
很低
很高
都属酸性氧化物
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活动与探究
为什么二氧化硅和二氧化碳物理性质
有这么大的差别？
是结构上的不同
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4、化学性质（不活泼）：
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（a）常温与氢氟酸（SiO2很不活泼，HF是唯一能跟 其反应的酸）
4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O
玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来刻蚀玻璃
SiO2 不溶于水，不与水反应
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（b)酸性氧化物的特性：
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①与碱性氧化物反应
SiO2 + CaO =高=温 CaSiO3
②与强碱反应：
注意： SiO2既能跟酸 反应，又能跟 碱反应，但不是 两性氧化物
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O （有粘性，其溶液俗称水玻璃）
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（胶体）+ 2NaCl
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一、制备方法
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1、可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应 Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 （胶体）+ 2NaCl
通
开光
信 用 光
刀导 手纤 术维
做
缆
光导纤维手术头灯
光学纤维胃镜 23
水晶石英、玛瑙
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二氧化硅用来制光导纤维
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光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。 制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于 通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大，
一对光纤上可同时传送3万门电话。
H2SiO3 =Δ= H2O + SiO2
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三、硅酸盐
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1.含义：硅酸盐是由硅、氧和金 属元素组成的化合物的总称
硅酸盐结构复杂的固态化合物， 一般都不溶于水。
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2、硅酸钠 Na2SiO3
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最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），俗称泡花碱；
其水溶液俗称为水玻璃，可用作肥皂填料、木材防火剂等。
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2、物理性质
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硅酸是一种白色粉末状的固体，它的溶解度 小；是一种弱酸，不能使指示剂变色
硅酸凝胶 经干燥脱水后 得到多孔的硅 酸干凝胶，称
为“硅胶”。
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3、硅酸化学性质
①与强碱发生中和反应
H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O
②不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解
（1）存在形式：
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 结晶型 和 无定形
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1、二氧化硅（ SiO2 ）
水晶
(1)存在: 天然的SiO2称为硅石
水晶 无色透明 结晶形（石英晶体）
玛瑙 彩色环带或层状
硅石
玛瑙
无定形——硅藻土
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晶
体
水晶
二
氧
化
硅
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玛瑙 LOGO
SiO32- + 2H+== H2SiO3（胶体）
2、用H2CO3也可制得H2SiO3 ，可证明H2SiO3 的酸 性比H2CO3弱。
Na2SiO3 + H2O + CO2 （适量）== Na2CO3 + H2SiO3（胶体） SiO32- + H2O + CO2== CO32- + H2SiO3（胶体）
③与某些盐反应：
高温
SiO2+Na2CO3 高温 Na2SiO3+CO2 SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2
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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？
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物理性质
二氧化硅(SiO2） 熔沸点高、硬度大
二氧化(CO2)LOGO 熔沸点低硬度小Biblioteka 与水反应 与碱反应玛瑙
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2. 结构.
Si O
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SiO2
原子晶体
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Si O
SiO2是正四面体的空间网状结构，
因此性质很稳定
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3. 物理性质
坚硬难熔的固体， 熔沸点比较高， 不溶于水， 硬度比较大。
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二氧化硅与二氧化碳的物理性质对比
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化学式 的意义 状态 硬度
水溶性
熔沸点 相同点
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原子结构
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思考1：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉 的哪种元素最外层电子数与它相同？
Si
最外层电子数是4，碳也是。
碳是构成有机物 的主要元素
硅是构成岩Si石在和自然许界中没有 多矿物的主游要离元态素的形式存在
思考2：碳、硅原子主要显几价？
正四价（+4价）
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一、二氧化硅 SiO2
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CO2+C== 2CO
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5、用途
由于SiO2具有优良的物理化学性能加上SiO2在自然界的广 泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。
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①制光导纤维 ②石英玻璃制化学仪器 ③制石英表、石英钟 ④水晶制光学仪器和工艺品 ⑤玛瑙制精密轴承和装饰品
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石英制品
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无用
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不反应
CO2+H2O=H2CO3
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O
与碱性氧化
高温
物反应
SiO2+CaO== CaSiO3
与酸反应
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
与碳反应
高温
SiO2+2C== Si+2CO
CO2+CaO= CaCO3 不反应
高温
P77 实验4-2
现象 结论
放入蒸馏水
水份蒸发后燃烧
水份蒸发后， 失去防火作用
放入Na2SiO3溶液 水份蒸发后不燃烧
防火效果好 用作防火剂
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花岗岩
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长 石
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云 母 石
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练习
下列几种物质其主要成分不是二氧化硅的 是（ ①③⑦⑧ ）
①红宝石 ②玛瑙 ③钻石 ④石英晶体⑤硅 石 ⑥水晶 ⑦大理石 ⑧金刚砂 ⑨硅藻 土 ⑩光导纤维
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二.硅酸 (H2SiO3)
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 反应式