第一節無機非金屬材料的主角

——硅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90%以上。

從原子角度認識硅原子既不易失去電子，也不易得到電子，主要形成四價化合物．CSi水晶水晶瑪瑙硅藻土一、二氧化硅2.結構SiO二氧化硅晶體結構基本結構單元一、二氧化硅3.應用水晶制品瑪瑙制品飾品光學纖維胃鏡在玻璃表面涂上一層石蠟在石蠟上雕刻出花紋，向挖空部分加少量氫氟酸洗掉酸并去掉石蠟

化學式

二氧化碳

CO2二氧化硅

SiO2

狀態

熔沸點硬度水溶性化學性質與酸

用途與水反應與堿性氧化物反應與堿反應CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3不能反應SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O只與氫氟酸反應SiO2＋CaO=CaSiO3高溫氣態固態熔沸很低熔點高，硬度大

能溶于水不溶于水——人工降雨，滅火,飲料等光纖等二氧化碳與二氧化硅比較

干燥硅膠

濕硅膠生成的硅酸逐漸聚合而形成

，經干燥脫水就形成

，稱為

。常常用做干燥劑。硅酸用途硅酸干膠“硅膠”硅酸溶膠-1-二、硅酸鹽1、定義：硅酸鹽:由

、、元素組成的化合物的總稱2、性質：硅酸鹽種類很多，大多數

于水，最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，Ka2SiO33、表示方法：（1）化學式法：

適用于簡單的硅酸鹽如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。硅氧金屬難溶2．硅酸鹽組成的表示方法(1)自然界中的存在情況：硅酸鹽是構成地殼巖石的主要成分，自然界中存在各種天然硅酸鹽礦物，約占地殼質量的5%。(2)硅酸鹽組成的表示方法：硅酸鹽的種類多、結構復雜，其組成的表示方法有兩種。①鹽化學式法：如硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)，一般適用于組成較簡單的硅酸鹽。②氧化物法：如硅酸鈉(Na2O·SiO2)、石棉(CaO·3MgO·4SiO2)、黏土的主要成分(Al2O3·2SiO2·2H2O)。溫馨提示：雖然我們采用氧化物的形式來表示硅酸鹽的組成，但硅酸鹽并不是由氧化物組成的，不是混合物，是純凈物，屬于鹽類。

用氧化物的形式表示硅酸鹽組成時，各氧化物的一般排列順序為金屬氧化物(較活潑金屬的氧化物——較不活潑金屬的氧化物)——二氧化硅——水注意事項：①氧化物之間以“·”隔開；②計量數配置出現分數應化為整數。例如：鉀長石KAlSi3O8不能寫成應寫成K2O·Al2O3·6SiO2。Mg3CaSi4O12可寫為：3MgO·CaO·4SiO2【例2】用氧化物的形式表示硅酸鹽的組成，其中不正確的(

)A．鈣沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O表示為

Al2O3·CaO·3SiO2·3H2OB．鎂橄欖石Mg2SiO4表示為2MgO·SiO2C．鉀長石KAlSi3O8表示為K2O·Al2O3·3SiO2D．高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4表示為

Al2O3·2SiO2·2H2O提示：順序為：活潑金屬氧化物、二氧化硅、水。C-1-5、硅酸鈉（Na2SiO3）硅酸鈉是白色固體，易溶于水，其水溶液俗稱水玻璃，又稱泡花堿，是一種無色粘稠的液體，是一種礦物膠，黏性很強，可以作黏膠劑和木材防火劑。放入蒸餾水放入硅酸鈉飽和溶液

現象

結論

水分蒸發后燃燒水分蒸干后不燃燒硅酸鈉耐高溫，能防火，不能燃燒水加熱下易蒸發（1）、硅酸鈉的物理性質課本P65實驗4-2-1-問一問硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現什么現象？為什么？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：（2）硅酸鈉化學性質

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。Na2SiO3＋CO2＋H2O＝Na2CO3＋H2SiO3↓-1-（3）用途可以作肥皂填料，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②與鹽反應①與酸反應Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓CaCl2+Na2SiO3=CaSiO3+2NaCl-1-4、硅酸鹽在自然界的轉化

硅酸鹽礦石長期受到空氣中的二氧化碳和水的侵蝕后,逐漸風化分解,生成的可溶物質隨雨水流入江河、海洋，留下大量的黏土形成土壤膠體，因其表面巨大且一般帶負電，能吸收NH4+，K等營養離子，從而具有保肥能力。硅酸鹽是如何具有保肥能力的？思考下列關于水玻璃的性質和用途敘述錯誤的是(

)A．水玻璃是硅酸鈉的水溶液，是混合物B．在建筑工地上可用作黏合劑C．木條或濾紙條浸過水玻璃后，具有防腐蝕性能且不易著火D．水玻璃的化學性質穩定，在空氣中不易變質【答案】

D【解析】

水玻璃在空氣中容易吸收空氣中的CO2，生成H2SiO3而變質。

●細品教材1．傳統的硅酸鹽產品陶瓷、玻璃和水泥是構成現代生活要素的最重要的無機非金屬材料，它們都是以黏土等硅酸鹽和其他無機原料在高溫下加工而成的具有一些優良性能的工業產品。(1)水泥中加石膏的作用是調節水泥的硬化速度。(2)水泥砂漿是水泥、沙子和水的混合物，水泥、沙子和碎石、水混合成混凝土，與鋼筋混合在一起就是鋼筋混凝土。(3)制造玻璃的原料中，石英是過量的，所以普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2按1∶1∶4比例混合在一起得到的物質，因此其成分表示為Na2O·CaO·6SiO2。而石英玻璃的成分就是SiO2。(4)玻璃不屬于晶體，沒有固定的熔點，只在一定范圍內軟化后熔化，稱為玻璃態物質。

特別提示：①普通玻璃：呈淡綠色，含二價鐵。②有色玻璃：藍色玻璃是普通玻璃中加入了Co2O3，紅色玻璃是加入Cu2O。③變色玻璃：普通玻璃中加入了AgI、AgBr等。④光學玻璃：普通玻璃中加入PbO2。⑤鋼化玻璃：經普通玻璃熔化后快速冷卻制成，與普通玻璃的成分相同。⑥石英玻璃：石英熔化制成。2．新型陶瓷如高溫結構陶瓷(工程陶瓷)、壓電陶瓷、透明陶瓷和超導陶瓷等，都是人們在繼承傳統硅酸鹽陶瓷的基礎上發展創新，研制出的組成各異、性能獨特的新型陶瓷。3．其他特殊功能的含硅物質如碳化硅(SiC，俗稱金剛砂)、硅橡膠、分子篩等。4．無機非金屬材料包括了傳統無機非金屬材料和新型無機非金屬材料兩大類。傳統無機非金屬材料是指陶瓷、水泥、玻璃等硅酸鹽產品；新型陶瓷如高溫結構陶瓷、生物陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導陶瓷等。-1-看一看你能指出常見的硅酸鹽產品有哪些嗎

-1-5、硅酸鹽工業產品傳統硅酸鹽工業三大產品有：玻璃、陶瓷、水泥。[練習]1.下列說法正確的是（）A.陶瓷、玻璃、水泥都是硅酸鹽產品B.水晶、瑪瑙、光纖、硅膠的主要成分都是SiO2C.SiO2很穩定，與所有的酸都不反應D.將石棉（CaMg3Si4O12）化學式改寫成氧化物的形式：3(MgO·CaO)·4SiO2A-1-科學視野新型陶瓷人造關節-1-高壓鈉燈高溫結構陶瓷1.氧化鋁陶瓷-1-陶瓷機械零件●典例精析【例3】下列物質中，不含有硅酸鹽的是 (

)A．水玻璃B．硅芯片C．黏土 D．普通水泥【解析】

水玻璃中含有硅酸鈉，普通水泥中含有硅酸鈣，黏土含有復雜的硅酸鹽，硅芯片中含的是硅單質。【答案】

B

請回答下列問題：(1)下列屬于新型無機非金屬材料的是 (

)A．高強度水泥 B．鋼化玻璃C．氧化鋁陶瓷 D．光導纖維(2)磷酸鈣陶瓷也是一種新型無機非金屬材料，它可以用于制成人造骨骼，這是利用這類材料的 (

)A．耐高溫特性 B．電學特性C．光學特性 D．生物功能CDD【解析】

(1)水泥、玻璃屬于硅酸鹽材料，是傳統無機非金屬材料。(2)新型無機非金屬材料的四種特性不一定是這類材料的共性，不同的材料具有不同的特性。【答案】

(1)CD

(2)D【點拔】

區分傳統的無機非金屬材料和新型的無機非金屬材料，分析新型無機非金屬材料的四種特性及其應用進行判斷。

●細品教材1．物理性質和重要用途硅有

和

兩種同素異形體。晶體硅是灰黑色、有

固體，

很高，硬度大。晶體硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的

材料。晶體硅的用途廣泛。晶體硅可以用來制造

，同時

是各種計算機、微電子產品的核心。

晶體硅無定形硅金屬光澤硬而脆的熔點、沸點半導體晶體管和光電池硅芯片5.用途

晶體硅的導電性介于導體和半導體之間,是良好的半導體材料,硅是信息技術的關鍵材料硅太陽能電池電腦的中央處理器（CPU）三、硅單質1、存在：硅有晶體硅和無定形硅兩種。2、物理性質：晶體硅的結構類似于金剛石，熔點(1410℃)和沸點都很高，硬度大。3、化學性質：常溫下硅單質的化學性質不活潑導電性介于導體和絕緣體之間。Si+O2===SiO2-1-②在高溫條件下，單質硅能與O2和Cl2等非金屬單質反應。①常溫下化學性質不活潑，只能跟F2、HF和NaOH溶液反應。Si＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑Si＋O2SiO24、制法SiO2+2C===Si+2CO↑高溫硅單質3．硅的工業制法

●典例精析【例4】下列關于硅的說法中，不正確的是(

)A．硅是非金屬元素，它的單質是灰黑色有金屬光澤的固體B．硅的導電性能介于金屬和絕緣體之間，是良好的半導體材料C．硅的化學性質不活潑，常溫下不與任何物質反應D．加熱到一定溫度時，硅能與氯氣、氧氣等非金屬反應C(2009·廣東理基·22)下列關于硅單質及其化合物的說法正確的是 (

)①硅是構成一些巖石和礦物的基本元素②水泥、玻璃、水晶飾物都是硅酸鹽制品③高純度的硅單質廣泛用于制作光導纖維④陶瓷是人類應用很早的硅酸鹽材料A．①②

B．②③

C．①④

D．③④【答案】

C-1-工業上，用焦炭在高溫下還原石英砂可制得粗硅①SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑

，又能跟氯氣反應經提純得到SiCl4后再用氫氣還原制得純硅：②Si(粗)＋2Cl2＝SiCl4

，③SiCl4＋2H2＝Si(純)＋4HCl。根據以上反應回答下列問題：（1）反應①中焦炭做（）A.還原劑B.氧化劑C.二者都不是（2）反應②屬于（），反應③屬于（）A.化合反應B.分解反應C.氧化還原反應D.非氧化還原反應E.置換反應4、硅的工業制備課后練習81頁AACCE課堂練習C2.下列變化中不能一步實現的是A、Na2SiO3H2SiO3B、H2SiO3SiO2C、SiO2H2SiO3D、SiO2Na2SiO3

3.在既能溶解金屬氫氧化鋁又能溶解二氧化硅的無色溶液中，能大量共存的是(

)A.

Na+、Al3+、NO3－、Cl－

B.

K+、Na+、Cl－、SiO32－C.

Fe2+、K+、SO42－、Cl－

D.

Na+、HCO3－、K+、NO3－課堂練習B4.CO2通入下列各溶液中，不會產生難溶物的是（）A、水玻璃B、石灰水C、飽和Na2CO3D、CaCl2D-1-小結:1.介紹了硅酸鹽的定義、性質和表示方法及工業產品.2.硅酸鈉的性質和用途3.硅單質的存在形式、性質、工業制備和用途4.硅酸鈉