第三單元

含硅礦物與信息材料

一、硅含量：在地殼中居第二位存在形式：二氧化硅、硅酸鹽1、含量及存在形式2、物理性質：硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。硅的結構類似于金剛石，熔點和沸點都很高，硬度大。導電性介于導體和絕緣體之間。粉末狀的硅硅晶體制品既不易失去電子,也不易得到電子結構：

3、化學性質（1）常溫下，性質穩定，只與單質氟、氫氟酸和強堿溶液反應，硅不跟其他物質（如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等）起反應。

Si+2F2SiF4（氣態）

Si+4HFSiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2↑（硅酸鈉）（2）加熱高溫條件下，與氧氣、氯氣、氫氣反應。

Si+O2SiO2Si+2Cl2SiCl4（液態）Si+2H2SiH4(氣態)高溫高溫高溫高溫4、硅的制備制粗硅：SiO2+2CSi+2CO↑制純硅：Si+2Cl2SiCl4（液態）SiCl4+2H2Si+4HCl高溫高溫高溫高溫高溫高溫在工業上，用碳在高溫下還原二氧化硅的方法制得粗硅。與氯氣在溫度為400～500℃時候反應，生成的SiCl4液體通過精餾，除去其中的硼、砷等雜質，然后用氫氣還原。5、硅的用途（1）用于制造硅芯片、集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件（2）制造太陽能儀器裝置（3）制造硅合金二、二氧化硅

1、存在形式：沙子、石英、水晶、硅藻土硅石結晶形（石英）無定形（硅藻土）水晶瑪瑙石英制品水晶水晶制品瑪瑙2、SiO2

的物理性質熔沸點高，硬度大，不溶于水的固體，不導電。3、空間結構：立體網狀結構結構單元：正四面體二氧化硅晶體是由硅原子和氧原子構成的，晶體中硅原子和氧原子的個數比為1:2。4、

SiO2的化學性質

（1）常溫下，性質穩定，只與單質氟、氫氟酸和強堿溶液反應SiO2+2F2SiF4+O2SiO2+4HFSiF4↑+2H2O(雕刻玻璃)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O某同學根據SiO2既可與堿反應,也能與氫氟酸反應,推斷SiO2為兩性氧化物.是否正確?思考能否用磨口的玻璃試劑瓶盛放強堿溶液(如NaOH溶液)?為什么?SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O有黏性（2）加熱高溫條件下SiO2+2CSi+2CO↑SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑SiO2+CaOCaSiO3高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫高溫5、二氧化硅的用途（1）制石英玻璃，是光導纖維的主要原料（2）制鐘表部件；可制耐磨材料；用于玻璃的生產（3）在光學儀器、電子工業等方面廣泛應用練習：1、下列物質能與SiO2起反應的是（）①濃H2SO4

②H2O③鹽酸④HF⑤KOH溶液⑥氧化鈣A、①②⑥B、②④C、④⑤⑥D、③④⑤⑥C2.實驗室現提供下列試劑瓶,①細口磨口塞玻璃瓶瓶②廣口瓶③細口橡皮塞玻璃瓶④棕色廣口瓶⑤細口塑料瓶，如果你是實驗室管理員,你將如何存放下列藥品?你的依據是什么?a.二氧化硅______b.氫氧化鈉溶液____c.硝酸銀晶體_____d.氫氟酸___e.濃硫酸____②③④⑤①3.指出下列反應中SiO2所表現的化學性質或作用，在A-E選項中選擇正確答案填入括號內。①SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O()②SiO2+2C=高溫=Si+2CO()③SiO2+3C=高溫=SiC+2CO()④SiO2+4HF==SiF4

+2H2O()A、作為玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蝕B、弱氧化性C、酸性氧化物的通性D、未參加氧化還原反應CBDA4．寫出下列各組物質中能發 生反應的化學方程式。(1)Si02與純堿共熔。(2)CO2通入Na2SiO3溶液。(3)Si02與大理石共熔。(4)SiO2與NaOH共熱。

5.下列變化中，不可能通過一步反應實現的是（）A．SiO2→Na2SiO3B．SiO2→H2SiO3C．CuSO4→CuCl2D．Cu(OH)2→CuBD三、硅酸鹽礦物與硅酸鹽產品1.硅酸鹽：概念：硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱硅。最常見硅酸鹽：硅酸鈉（Na2SiO3）（1）物理性質可溶于水，水溶液稱水玻璃。用于黏合劑、防腐劑、防火劑。（2）化學性質Na2SiO3+2H2O+CO2H4SiO4

↓+Na2CO3Na2SiO3+H2O+2HClH4SiO4

↓+2NaClH4SiO4+2NaOHNa2SiO3+3H2O紅柱石鈣鋁石榴子石鋯石鎂橄欖石常見硅酸鹽礦物鋯石ZrO2·SiO2Al2O3·SiO2紅柱石含硅礦物與信息材料3CaO·Al2O3·3SiO2鈣鋁石榴子石

綠色鈣鋁榴石，其內的黑點是磁鐵礦

含硅礦物與信息材料鎂橄欖石2MgO·SiO22.硅酸鹽組成的表示方法

硅酸鹽的種類多、結構很復雜，其組成表示方法一般有兩種：1）化學式法如：硅酸鈉Na2SiO3、硅酸鈣CaSiO3等。此法一般用于組成較簡單的硅酸鹽。2）氧化物法例如：Na2SiO3 Na2O·SiO2Al2(Si2O5)(OH)4 Al2O3·2SiO2·2H2O對于復雜的硅酸鹽，通常可用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成。改寫規則：（順序為：活潑金屬氧化物+不活潑金屬氧化物+二氧化硅+水）①各元素寫成相應的氧化物，元素的價態保持不變。②順序按先金屬后非金屬,金屬元素中按金屬活動順序表依次排列，中間用“·”間隔。③注意改寫后應與原來化學式中的原子個數比不變。練習：把下列式子改寫成氧化物的形式1、蛇紋石：H4Mg3Si2O92、鈣長石：CaAl2SiO63、石棉：CaMg3Si4O124、長石：KAlSi3O85、普通玻璃：CaNa2Si6O146、黏土：Al2(Si2O5)(OH)4CaO·3MgO·4SiO2K2O·Al2O3·6SiO2CaO·Na2O·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O3MgO·2SiO2·2H2OCaO·Al2O3·SiO2測測你的接受能力！原料設備反應條件水泥成分黏土、石灰石、輔助原料（石膏）水泥回轉窯高溫（1）水泥：2CaO·SiO23

CaO·SiO23

CaO·Al2O3特性：水泥沙漿、混凝土、鋼筋混凝土

應用具有水硬性加入石膏的作用：調節水泥的硬化速度2.硅酸鹽產品（傳統的硅酸鹽工業產品：玻璃、陶瓷、水泥）幾種常見的水泥制品名稱水泥砂漿原料水泥沙子水用途建筑粘合劑混凝土水泥沙子碎石建造廠房鋼筋混凝土鋼筋混凝土建造高樓橋梁水壩（2）玻璃主要原料：純堿、石灰石和石英主要反應：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑組成：Na2O·CaO·6SiO2高溫高溫高溫高溫設備：玻璃熔爐反應條件：高溫玻璃的重要性質：（1）玻璃在常溫下雖呈固態，但不是晶體，稱為玻璃態物質；（2）玻璃是混合物，沒有固定的熔沸點，受熱只能慢慢熔化。有色玻璃

在普通玻璃中加入著色劑，如加入MnO2為紫色；FeO、K2Cr2O7燒成綠色。幾種常見玻璃的特性和用途鋼化玻璃

用途運動器材；微波通訊器材；汽車、火車的窗玻璃等

特性耐高溫、耐腐蝕、強度大、質輕、抗震

把普通玻璃放在電爐里加熱，使它軟化，然后急速冷卻，得到鋼化玻璃。其機械強度比普通玻璃大4——6倍，不易破碎。石英玻璃

特性:膨脹系數小、耐酸堿、強度大、濾光

用途化學儀器；高壓水銀燈、燈殼等光學玻璃

特性透光性能好、有折光性和色散性。用途眼鏡鏡片；照相機、顯微鏡、望遠鏡、凹凸透鏡等光學儀器等玻璃纖維

特性耐腐蝕、不怕燒、不導電、不吸水、隔熱、吸聲用途太空飛行員的衣服、玻璃鋼等（3）陶瓷主要原料：粘土（其主要成分為Al2O3·2SiO2·2H2O）遠古時代,由于人們在長期生活中經常與泥土打交道,逐漸發現泥土與適量水混合后就具有黏性和可塑性,可以隨意把它塑造成各種形狀。在太陽下曬干后，泥土變硬，再經過火燒到一定的溫度，泥坯變得堅硬，就既不怕水又耐火了。人類創造的第一個新物質---陶瓷，從此就誕生了。人類文明得到進步.陶瓷的起源陶瓷制備過程：新型陶瓷·高溫結構陶瓷·生物陶瓷·壓電陶瓷高溫結構陶瓷包括氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等。可作陶瓷發動機。高溫結構陶瓷生物陶瓷生物陶瓷對機體無排異反應，不會引起代謝作用異常，適于植如人體。可用語制作假牙、骨和股關節。壓電陶瓷具有壓電效應的陶瓷稱為壓電陶瓷。常用于聲納系統、氣象探測、遙測環境保護、家用電器等。四.硅酸硅酸是一種很弱的酸（酸性比碳酸還弱），溶解度很小。由于SiO2不溶于水，所以硅酸是通過可溶性硅酸鹽與其他酸反應制得。用途:可作干燥劑和催化劑的載體H2SiO3==SiO2＋H2O現象結論反應式

在試管中加入3-5ml飽和Na2SiO3溶液，滴入1-2滴酚酞溶液，再用膠頭滴管逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，至溶液紅色變淺并接近消失時停止。靜置。仔細觀察現象。滴入酚酞溶液顯紅色，再滴入鹽酸紅色消失，并有透明膠狀物質生成Na2SiO3溶液呈堿性，與酸反應生成了H2SiO3Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl1．下列不屬于硅酸鹽工業產品的是（）

A．水泥B．陶瓷C．磚瓦D．石英玻璃

2．下列物質不屬于硅酸鹽的是（）

A．粘土 B．硅藻土 C．Al2(Si2O5)(OH)4 D．Mg2SiO4

3．生產水泥的主要設備是（）

A．熔爐 B．回轉窯C．沸騰爐D．合成塔

4、在煉鐵、制玻璃、制水泥三種工業生產中，都需要的原料是（）

A、生石灰B、石灰石C、石英D、純堿

5．在水泥中加石膏的目的是（

）

A．調節水泥的機械強度B．調節水泥的硬化速度

C．降低水泥的成本D．擴大水泥的使用范圍

6.下列物質有固定熔點的是（

）

A．玻璃B．水泥C．水玻璃D．Na2O·SiO2地殼中某主要元素生產的多種產品在現代高科技中占重要位置，足見化學對現代物質文明的重要作用。例如：①光導纖維的主要成分

②目前應用最多的太陽能電池的光電轉化材料是

③神奇無比的集成電路蕊片的主成分

④用作吸附劑、催化劑的載體的人造分子篩大多是一類為

的化合物⑤寫出工業上制備該元素的單質及提純的化學方程式二氧