1、 陵川一中 武忠平u硅元素硅元素(silicon)(silicon)在地殼中的含量在地殼中的含量氧氧48.6%硅硅26.3%鋁鋁7.73%鐵鐵4.75%鈣鈣3.45%鈉鈉2.74%鉀鉀2.47%硅硅26.3%u硅的分布與存在硅的分布與存在 硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的和土壤、約占地殼總量的90%90%以上。以上。 硅是一種親氧元素硅是一種親氧元素,在自然界中它總是與氧相互化合的，因在自然界中它總是與氧相互化合的，因此硅此硅都以化合態都以化合態存在于自然界，主要以氧化物及硅酸鹽的存在于自然界，主要以氧化物及

2、硅酸鹽的形式存在。形式存在。碳和硅碳和硅豪門二杰豪門二杰構成了地殼大部分巖石、沙子構成了地殼大部分巖石、沙子和土壤，和土壤， “統治了地殼統治了地殼” 硅是構成巖石與許多礦物的基硅是構成巖石與許多礦物的基本元素本元素, “ 統治無機礦物界統治無機礦物界”硅酸鹽工業的陶瓷、玻璃、硅酸鹽工業的陶瓷、玻璃、水泥等使人類生活日新月異水泥等使人類生活日新月異1、存在形式、存在形式晶體硅無定形硅硅有晶體硅和無定形硅兩種。硅有晶體硅和無定形硅兩種。一一、硅單質硅單質2、物理性質：、物理性質：晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。晶體硅的結構類似于金剛石，熔點體。晶體

3、硅的結構類似于金剛石，熔點(1410)和沸點都很高，硬度大。和沸點都很高，硬度大。導電性介于導體和絕緣體之間。導電性介于導體和絕緣體之間。思考思考1 1：硅原子最外層電子數是多少？：硅原子最外層電子數是多少？我們很熟悉的哪種元素最外層電子數與我們很熟悉的哪種元素最外層電子數與它相同？它相同？u硅的原子結構硅的原子結構 硅原子和碳原子的最外電子層均有硅原子和碳原子的最外電子層均有4個個電子，其原子既不易失去也不易得到電子，電子，其原子既不易失去也不易得到電子，主要形成四價的化合物。主要形成四價的化合物。Si+148 42 +642C在高溫條件下，單質硅能與在高溫條件下，單質硅能與O2和和Cl2等

4、非金屬等非金屬單質反應。單質反應。常溫下化學性質不活潑，只能跟常溫下化學性質不活潑，只能跟F2、HF和和 NaOH溶液反應。溶液反應。Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2SiO2 SiO23 、硅單質的化學性質硅單質的化學性質Si + 2Cl2 = SiCl4工業上，用工業上，用焦炭在高溫下焦炭在高溫下還原石英砂可還原石英砂可制得粗硅制得粗硅，粗粗硅跟氯氣反應硅跟氯氣反應經提純得到經提純得到 SiCl4后再用后再用氫氣還原制得氫氣還原制得純硅：純硅：4、硅的工業制備、硅的工業制備硅單質硅單質SiO22CSi(粗粗)2CO 高溫高溫SiCl42H

5、2Si(純純)4HCl 高溫高溫Si(粗粗)2Cl2SiCl4 （1）反應）反應中焦炭做（中焦炭做（ ）A.還原劑還原劑 B.氧化劑氧化劑 C.二者都不是二者都不是（2）反應）反應 屬于（屬于（ ），反應），反應 屬于（屬于（ ）A.化合反應化合反應 B.分解反應分解反應 C.氧化還原反應氧化還原反應 D.非氧化還原反應非氧化還原反應 E.置換反應置換反應AACCESiO22CSi(粗粗)2CO Si(粗粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(純純)4HCl 根據以下反應回答下列問題：根據以下反應回答下列問題：5、用途：太陽能電池、用途：太陽能電池、計算機芯片以及半導體計算機芯片以及半導

6、體材料、信息技術等材料材料、信息技術等材料和人造衛星、登月車、和人造衛星、登月車、火星探測器等動力設備火星探測器等動力設備新能源。新能源。硅太陽能電池硅太陽能電池硅芯片是各種計算機、微電子產品的核心硅芯片是各種計算機、微電子產品的核心硅單質硅單質 硅是一種親氧元素，在自然界它硅是一種親氧元素，在自然界它總是與氧相互化合。所以在氧化氣氛總是與氧相互化合。所以在氧化氣氛包圍的地球上，硅主要以熔點很高的包圍的地球上，硅主要以熔點很高的氧化物氧化物及及硅酸鹽硅酸鹽的形式存在。的形式存在。二、二氧化硅和硅酸二、二氧化硅和硅酸 SiO2是硅的重要化合物。地球上是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅約占

7、地殼質量存在的天然二氧化硅約占地殼質量的的12，其存在形態有，其存在形態有結晶形結晶形和和無定形無定形兩大類，通稱硅石。兩大類，通稱硅石。（一）、二氧化硅（一）、二氧化硅1、存在、存在硅石（硅石（12%）結晶形結晶形（石英晶體）（石英晶體）無定形無定形硅藻土硅藻土 SiO2是硅的重要化合物。地球上存在的是硅的重要化合物。地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質量的天然二氧化硅約占地殼質量的12，其存，其存在形態有在形態有結晶形結晶形和和無定形無定形兩大類，通稱硅兩大類，通稱硅石。石。水晶水晶瑪瑙瑪瑙石英石英水晶晶體二氧化硅晶體二氧化硅紫水晶紫水晶薔薇石英薔薇石英茶晶茶晶黃水晶黃水晶晶體二氧化硅晶體二

8、氧化硅瑪瑙瑪瑙晶體二氧化硅晶體二氧化硅硅藻土硅藻土中國硅藻土資源豐富。全國中國硅藻土資源豐富。全國1010個省個省( (區區) )有硅藻土礦產出。探明儲量的礦區有有硅藻土礦產出。探明儲量的礦區有354354處，處，總保有儲量礦石總保有儲量礦石3.853.85億噸。僅次于美國，居世界第億噸。僅次于美國，居世界第2 2位。在地區分位。在地區分 布上，以吉林最多，布上，以吉林最多，占全國儲量的占全國儲量的54.8%54.8%，云南、福建、河北等地次之。礦床類型主要為火山物源沉積型，云南、福建、河北等地次之。礦床類型主要為火山物源沉積型礦床礦床( (吉林長白、山東臨胸、浙江嵊州市硅藻土礦等吉林長白、山

9、東臨胸、浙江嵊州市硅藻土礦等) )和陸源沉積型和陸源沉積型( (云南尋甸、四川云南尋甸、四川米易硅藻土礦等米易硅藻土礦等) )礦床。成礦時代集中在第三紀和第四紀，以第三紀為主。礦床。成礦時代集中在第三紀和第四紀，以第三紀為主。無定形二氧化硅無定形二氧化硅二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途光導纖維光導纖維二氧化硅的用途二氧化硅的用途危害：危害： 在隧道開鑿，石英粉加工等工作在隧道開鑿，石英粉加工等工作環境下易形成含有二氧化硅的粉塵，人環境下易形成含有二氧化硅的粉塵，人長期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會患長期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會患硅肺病（舊稱

10、矽肺）。硅肺病（舊稱矽肺）。物理性質物理性質:_化學穩定性化學穩定性:_通常條件下，很穩定通常條件下，很穩定硬度大、熔點高、難溶于水硬度大、熔點高、難溶于水思考為什么二氧化硅和二氧化碳物為什么二氧化硅和二氧化碳物理性質有這理性質有這么么大的差別？大的差別？是結構上的不同是結構上的不同SiOSiOSiO2 2是由是由SiSi和和O O按按1 1：2 2的比例組成的立體空間網狀結構，沒有的比例組成的立體空間網狀結構，沒有SiOSiO2 2 分子存在，只存在硅氧原子。分子存在，只存在硅氧原子。 因此性質很穩定因此性質很穩定 CDE下列說法錯誤的是（下列說法錯誤的是（ ） A . SiO2 是二氧化硅

11、的化學式是二氧化硅的化學式 B . SiO2 晶體是由晶體是由Si和和O按按1:2的比例所的比例所 組成的立體網狀結構的晶體組成的立體網狀結構的晶體 C .SiO4 四面體只存在于二氧化硅晶體中四面體只存在于二氧化硅晶體中D . 沙子里含無定形二氧化硅沙子里含無定形二氧化硅 E . 石英就是水晶石英就是水晶 F . SiO2 從古到今被人類廣泛地應用著，從古到今被人類廣泛地應用著， 是因為是因為SiO2 的立體網狀結構和它在自的立體網狀結構和它在自 然界的廣泛存在然界的廣泛存在化學性質很不活潑，氫氟酸（化學性質很不活潑，氫氟酸（ HFHF）是唯一）是唯一可以與之反應的酸。可以與之反應的酸。Si

12、O2+4HF=SiF4 +2H2O化學性質化學性質:實驗室能不能用玻璃瓶盛裝氫氟酸？注意：玻璃中含有注意：玻璃中含有SiOSiO2 2，所以可以用，所以可以用HFHF來刻蝕玻璃。來刻蝕玻璃。（1 1）特性：）特性：化學性質化學性質:實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞？ 高溫高溫3、與鹽反應：與鹽反應：( (所以，不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如所以，不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，如NaOHNaOH、KOHKOH、NaNa2 2COCO3 3、NaNa2 2SiOSiO3 3等溶液。等溶液。) )Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3 +SiO2 = CaSi

13、O3 + CO2高溫高溫4、弱氧化性：弱氧化性：SiO2 + 2C Si + 2CO高溫高溫某同學根據某同學根據氫氟酸反應氫氟酸反應,推斷推斷SiO2與與CO2化學性質的比較化學性質的比較 22232222223223223高溫高溫24 2酸性氧化物酸性氧化物與堿性氧化與堿性氧化物反應物反應與堿反應與堿反應與水反應與水反應與氫氟酸反應與氫氟酸反應Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3 +SiO2 = CaSiO3 + CO2高溫高溫Na2CO3+CO2=2NaHCO3CaCO3 +CO2 = Ca(HCO3)2與鹽反應與鹽反應 我們知道二氧化碳與水反應生成碳酸我們知道二氧化碳

14、與水反應生成碳酸，但，但是是SiO2不能與水直接化合成不能與水直接化合成H2SiO3，這，這是一個特例。是一個特例。 思考：思考：SiOSiO2 2不能直接和水化合成不能直接和水化合成H H2 2SiOSiO3 3，那怎樣制備，那怎樣制備H H2 2SiOSiO3呢？呢？ 思考思考2 2制取原理：強酸制弱酸制取原理：強酸制弱酸滴入酚酞溶液呈滴入酚酞溶液呈紅色紅色Na2SiO3+2HCl = H2SiO3（膠體）（膠體）+2NaCl再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，有透明膠凍狀物質產生色，有透明膠凍狀物質產生SiO32- + 2H+ = H2SiO3 （膠體）（膠體

15、）a、Na2SiO3溶液呈堿性，溶液呈堿性，b、可溶性、可溶性硅酸鹽與鹽酸反應生成不溶于水的硅酸，硅酸鹽與鹽酸反應生成不溶于水的硅酸，c、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠、先形成硅酸溶膠，后形成硅酸凝膠 硅酸是一種硅酸是一種白色粉末狀白色粉末狀的的固固體體，它，它不溶于水不溶于水；是一種很；是一種很弱弱的的酸，酸，不能使指示劑變色不能使指示劑變色。 二、硅酸二、硅酸( )( )H H2 2SiOSiO3 3硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現什硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現什么現象？為什么？么現象？為什么？ 硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現白硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現白色渾濁。因為發生下列反應：色渾

16、濁。因為發生下列反應：SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3 常溫下，常溫下，Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3，說明，說明H2CO3的酸性強于的酸性強于H2SiO3 ；在高；在高溫下，溫下， Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2說明說明H2SiO3酸性強于酸性強于H2CO3?高溫 CO2通入下列各溶液中，無明顯通入下列各溶液中，無明顯現象發生的是（現象發生的是（ ）A、氯化鈣溶液、氯化鈣溶液 B、澄清石灰水、澄清石灰水C、硅酸鈉溶液、硅酸鈉

17、溶液A合作討論：合作討論： H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O（2）不穩定（比）不穩定（比H2CO3穩定），受熱易分解穩定），受熱易分解 H2SiO3 = H2O + SiO2 化學性質化學性質: :弱弱酸性。只能與酸性。只能與強堿強堿發生中和反應發生中和反應 生成的硅酸逐漸聚合生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠（能流動），而形成硅酸溶膠（能流動），當硅酸的濃度較大時，就會形成硅酸凝膠（不能流動），當硅酸的濃度較大時，就會形成硅酸凝膠（不能流動），硅酸凝膠經過干燥脫水就形成硅膠。硅酸凝膠經過干燥脫水就形成硅膠。 硅膠多孔，吸附水份能力強，常用作實驗室和袋裝食硅膠多孔，

18、吸附水份能力強，常用作實驗室和袋裝食品，瓶裝藥品等的品，瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用干燥劑，也可以用作催化劑的載體。作催化劑的載體。 用途：用途： 1、定義：、定義：硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱 2、性質：、性質：硅酸鹽種類很多，是一大類結構復雜的固態物質，硅酸鹽種類很多，是一大類結構復雜的固態物質，大多數不溶于水，化學性質很穩定。大多數不溶于水，化學性質很穩定。3、表示方法：、表示方法：（1）化學式法：）化學式法： 適用于簡單的硅酸鹽如：適用于簡單的硅酸鹽如：Na2SiO3，K2SiO3、 CaSiO3等。等。三、硅酸鹽三、硅酸鹽活潑金屬氧

19、化物活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅二氧化硅水水氧化物前系數配置原則：除氧元素外，其他元素氧化物前系數配置原則：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個數守恒原則配置系數。按配置前后原子個數守恒原則配置系數。硅酸鈉：硅酸鈉： NaNa2 2SiOSiO3 3 Na Na2 2OSiOOSiO2 2 硅酸鈣：硅酸鈣： CaSiOCaSiO3 3 CaOSiO CaOSiO2 2高嶺石：高嶺石：AlAl2 2(Si(Si2 2O O5 5)(OH)(OH)4 4 AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O 正長石：正長石：KAlSiKAlSi3 3O O

20、8 8不能寫不能寫 K K2 2OAlOAl2 2O O3 33SiO3SiO2 2， 應寫成應寫成K K2 2OAlOAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2（2）氧化物法：）氧化物法：K2O2Al2O36SiO2H2OK(Al2Si3O9)(OH)4、最簡單的硅酸鹽、最簡單的硅酸鹽-硅酸鈉（硅酸鈉（Na2SiO3）硅酸鈉是白色固體，可溶于水，其水溶液俗硅酸鈉是白色固體，可溶于水，其水溶液俗稱稱水玻璃水玻璃。是制備硅膠和木材防火劑等的原。是制備硅膠和木材防火劑等的原料。料。（1）、硅酸鈉的物理性質）、硅酸鈉的物理性質實驗實驗4-24-2：放入蒸餾水放入蒸餾水現現象象結結論論水份蒸發后水份

21、蒸發后木條燃燒木條燃燒放入放入Na2SiO3溶液溶液水份蒸發后水份蒸發后木條不燃燒木條不燃燒水份蒸發后水份蒸發后失去防火作用失去防火作用防火效果好防火效果好Na2SiO3可作防火劑可作防火劑 實驗實驗4-24-2（2）、硅酸鈉化學性質）、硅酸鈉化學性質 硅酸鈉的化學性質相對穩定，不能燃硅酸鈉的化學性質相對穩定，不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩定性好。燒，不易被腐蝕，熱穩定性好。（3）、用途）、用途 可以作肥皂填料，還可以用做建筑、紙張的可以作肥皂填料，還可以用做建筑、紙張的黏合劑和木材、織物的防腐劑及防火劑黏合劑和木材、織物的防腐劑及防火劑與鹽反應與鹽反應與酸反應與酸反應Na2SiO3 + 2HCl

22、 =2NaCl + H2SiO3CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl用途廣泛的硅酸鹽產品四、硅酸鹽工業四、硅酸鹽工業 水泥是一種非常重要的建筑材料。水泥是一種非常重要的建筑材料。萬丈高樓平地起，穿針引線是水泥。萬丈高樓平地起，穿針引線是水泥。生產過程：黏土和石灰石兩磨、一燒。研磨煅燒再磨成細粉；硅酸三鈣(3CaOSiO2)硅酸二鈣(2CaOSiO2) 混合物鋁酸三鈣(3CaOAl2O3)水泥的生產原料：普通硅酸鹽水泥的成分：1 、水泥 水泥的性能：水泥的性能： 水泥具有水硬性。水泥具有水硬性。水泥、沙子和水的混合水泥、沙子和水的混合物物建筑黏合劑。建筑黏合劑。水泥、沙子和碎石的

23、混合物。水泥、沙子和碎石的混合物。 混凝土：混凝土：水泥砂漿：水泥砂漿：德國工會大廈夢幻巴黎柏林國會大廈加入了不同的金屬氧化物金屬氧化物普通玻璃加熱接近熔化熔化再急速冷卻急速冷卻2、玻璃：生產過程：純堿、石灰石和石英。純堿、石灰石和石英。Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3 +SiO2=CaSiO3 + CO2高溫高溫玻璃的生產原料：普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2組成的混合物。或Na2OCaO6SiO2；玻璃無固定的熔沸點，在一定溫度范圍內軟化。 玻璃的性能：3、陶瓷： 陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優點，因此，陶瓷制品一直為

24、人們所喜愛。家用陶瓷江蘇宜興，有陶都之稱。隋帶燒制的三彩陶駱駝瓷器是中華文明的象征。在許多拉丁語系國家中，“瓷器”和“中國”都以“CHINA”用同一字母拼音表示。江西景德鎮。 江西景德鎮所燒制的薄胎瓷器被譽為：“潔如玉、明如鏡、薄如紙、聲如罄。” 我國素有“瓷都”之稱的地方 江西景德鎮所燒制的瓷器傳統無機非金屬材料：傳統無機非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥陶瓷、玻璃、水泥新型無機非金屬材料：新型無機非金屬材料：新型陶瓷新型陶瓷高溫結構陶瓷、壓電陶瓷高溫結構陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導陶瓷等透明陶瓷、超導陶瓷等1.能承受高溫、強度高。能承受高溫、強度高。例如：氮化硅陶瓷在例如：氮化硅陶瓷在1200左

25、右的高溫下，左右的高溫下，仍具有很高的強度，可用來制造汽輪機葉仍具有很高的強度，可用來制造汽輪機葉片、軸承、永久性模具等。片、軸承、永久性模具等。2.具有電學特性，一些新型無機非金屬具有電學特性，一些新型無機非金屬材料可以作為半導體、導體、超導體等，材料可以作為半導體、導體、超導體等，一些絕緣性材料常被用于集成電路的基一些絕緣性材料常被用于集成電路的基板。板。3.具有光學特性。有些新型無機具有光學特性。有些新型無機非金屬材料能發出各色的光，非金屬材料能發出各色的光，有的能透過可見光，有的能使有的能透過可見光，有的能使紅外線、雷達射線穿過。紅外線、雷達射線穿過。處于高溫下的光導纖維處于高溫下的光導纖維F-117F-117是一種單座戰斗轟炸機。設計目的是憑隱身性能，突破敵火力網，壓制敵方防空系統，摧毀嚴密防守的指揮所、戰略要地、重要工業目標，還可執行偵察任務，具有一定空戰能力。4. 具有生物特性。有些新型無機非金屬具有生物特性。有些新型無機非金