第四章非金屬及其化合物1

無機非金屬材料的主角——硅地球生物生存的根基——硅酸鹽、空氣、水、陽光硅的分布與存在存在：沒有游離態，只有化合態分布：自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。是構成礦物和巖石的基本元素。Si從原子角度認識硅原子C

Si既不易失去電子，也不易得到電子，所以,硅的化學性質不活潑,主要形成四價化合物．思考：

碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？碳和硅都是親氧元素但是硅的親氧能力更強Si無單質狀態化合態：硅的氧化物和硅酸鹽一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（SiO2）(1)二氧化硅存在無定形——硅藻土水晶瑪瑙結晶形（石英晶體）水晶瑪瑙無定形二氧化硅硅藻土中國硅藻土資源豐富。全國10個省(區)有硅藻土礦產出。探明儲量的礦區有354處，總保有儲量礦石3.85億噸。僅次于美國，居世界第2位。在地區分布上，以吉林最多，占全國儲量的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礦床(吉林長白、山東臨胸、浙江嵊州市硅藻土礦等)和陸源沉積型(云南尋甸、四川米易硅藻土礦等)礦床。每1個Si原子周圍結合4個O原子，Si在中心,O在四個頂角.同時每1個O原子周圍結合2個Si原子相結合。硅原子——[SiO2]四面體二氧化硅中硅原子與氧原子個數比為1:2,用SiO2來表示二氧化硅的組成,表示Si

與O的原子個數比,不是分子式,是化學式。二氧化硅的結構（3）二氧化硅的用途石英研缽光導纖維坩堝水晶主要作裝飾、石英坩堝、光纖水晶光學纖維胃鏡石英、瑪瑙【思考與交流】根據SiO2的存在和用途,請你分析以下問題:SiO2具有哪些物理性質?化學穩定性如何?將你的認識寫在下面的橫線上,并與同學交流。物理性質:____________________________化學穩定性:_________不溶于水硬度大熔點高很穩定討論：初中學過的酸性氧化物的通性包括哪些方面？（以CO2為例）（4）SiO2的化學性質:①酸性氧化物SiO2

＋2NaOH==Na2SiO3

＋H2O

SiO2

＋CaO==CaSiO3

高溫SiO2+2OH—==SiO3

2-+H2O1、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？

NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘結而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。

SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O想一想圖4-6實驗室盛放NaOH溶液的試劑瓶②特性SiO2＋4HF====SiF4↑＋2H2O

氫氟酸（HF）是唯一能與SiO2反應的酸此反應常用于刻蝕玻璃。3、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?動動腦筋2、實驗室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？

HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。SiO2

＋4HF=SiF4↑＋2H2O

此反應常用于雕刻玻璃

不正確。因為二氧化硅與氫氟酸反應生成SiF4，

SiF4不是鹽。③與鹽反應：

Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑高溫高溫④弱氧化性：SiO2+2C====

Si+2CO↑高溫二氧化碳

二氧化硅

狀態物理性質化學性質與水反應與堿反應與堿性氧化物反應與酸反應用途CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2OSiO2＋CaO=CaSiO3固態熔點低氣態熔點高、硬度大——

SiO2

＋4HF=SiF4↑＋2H2O

人工降雨，滅火等

裝飾、石英坩堝、光導纖維小結：二氧化硅的物理和化學性質高溫2、硅酸(H2SiO3)酸性較弱，比碳酸的酸性還弱。H2SiO3是一種白色膠狀物質，溶解度很小。CO2＋H2O＝H2CO3

，但是SiO2不能與水直接化合成H2SiO3，這是一個特性。

思考：剛才講到SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎樣制備H2SiO3呢？

實驗4-1

（1）制取原理：較強酸制較弱酸現象結論化學方程式離子方程式滴入酚酞后溶液變為紅色，再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至無色，同時有白色膠狀物質產生

a、Na2SiO3溶液呈堿性，b、可溶性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，d、靜置則形成硅酸沉淀。Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3（膠體）SiO32-+2H+==H2SiO3（膠體）（2）化學性質:①弱酸性：只能與強堿發生中和反應。H2SiO3+2NaOH====Na2SiO3+2H2O②不穩定：受熱易分解。?H2SiO3====H2O+SiO2生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經干燥脫水就形成硅酸干膠，稱為“硅膠”。常常用做干燥劑。（3）用途神奇的硅橡膠改變我們的生活硅橡膠簡介:硅橡膠是含有硅氧鍵（Si-O）的線型高分子彈性體，因而具有很高的熱穩定性。并具有優異的耐臭氧老化、氧老化、光老化和天候老化的性能，同時具有優良的電絕緣性能、防霉性能和高透氣性能，可以制作很多模型制品，如各種O型圈、墊片、皮碗、油封、活門、減震器及膜片等。由于硅橡膠具有生理惰性、無毒，與其他材料無粘著能力，并能經受多次蒸煮消毒的特點，廣泛用于醫療衛生和食品工業方面，如人造心臟瓣膜、人造喉、人造血管、奶嘴和藥瓶塞等。作為各種電子管或電氣元件的涂層、密封，具有防潮、避塵、防震以及改進電性能的效果。SiO32-+H2O+CO2==CO32-+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓

想一想用什么實驗事實能夠證明硅酸的酸性比碳酸弱？向可溶性硅酸鹽溶液中通入二氧化碳氣體，出現白色渾濁，即用H2CO3可制得H2SiO3

，可證明H2SiO3

的酸性比H2CO3弱。（強酸制弱酸）二、硅酸鹽1、定義：硅酸鹽是由硅、氧、金屬元素組成的化合物的總稱2、性質：硅酸鹽種類很多，大多數難溶于水，最常見的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3，K2SiO3。3、表示方法：（1）化學式法：適用于簡單的硅酸鹽如：Na2SiO3，K2SiO3、CaSiO3等。活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水。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。硅酸鈉：Na2SiO3Na2O·SiO2

硅酸鈣：CaSiO3CaO·SiO2高嶺石：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2O正長石：KAlSiO3不能寫K2O·Al2O3·3SiO2，應寫成K2O·Al2O3·6SiO2（2）氧化物法：資料卡片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，因其表面積巨大且一般帶負電，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。閱讀課本P77并探究實驗4-2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能防火水不能防火（1）、硅酸鈉的物理性質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↓（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無機非金屬材料硅酸鹽產品陶瓷水泥玻璃看一看你能指出常見的硅酸鹽產品有哪些嗎

湘鄉水泥廠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。三.硅酸鹽工業（1）玻璃：普通玻璃:以純堿(Na2CO3)、石灰石和石英(SiO2)為原料，經混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得。①有關反應的化學方程式：Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑②主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(Na2O?CaO?6SiO2)（2）水泥：以黏土和石灰石為主要原料

經研磨、混合后在水泥回轉窯中煅燒，再加入適量石膏，研成細粉就得到水泥。石膏的作用是調節水泥硬化速度。（3）傳統硅酸鹽陶瓷：傳統硅酸鹽陶瓷是以黏土為原料，經高溫燒結而成。日常生活中常見的陶瓷有日用器皿、建筑飾材、衛生潔具等。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。我國素有“瓷都”之稱的地方江西景德鎮。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。”（4）具有特殊功能的含硅物質：①碳化硅（SiC俗稱金剛砂），具有金剛石的結構。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。②硅鋼（鐵合金）導磁性良好，用作變壓器鐵芯。③硅橡膠最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠。

④分子篩具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽。新型無機非金屬材料：新型陶瓷高溫結構陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導陶瓷等科學視野新型無機非金屬材料：1、新型無機非金屬材料的特征：（1）耐高溫、強度高；（2）具有電學性質；（3）具有光學性質；（4）具有生物功能；2、結構材料——高溫結構陶瓷：(1)氧化鋁陶瓷(人造剛玉)：氧化鋁透明陶瓷管氧化鋁陶瓷制品高壓鈉燈的燈管就是用氧化鋁陶瓷制作的。高壓鈉燈是發光效率很高的一種電光源，光色金白，在它的燈光下看物清晰，不刺眼。平均壽命長達1萬小時～2萬小時，比高壓汞燈壽命長2倍，是白熾燈手民能夠的10倍，是目前壽命最長的燈。生物陶瓷結構陶瓷氧化鋁(Al2O3)陶瓷氮化硅(Si3N4)陶瓷課堂練習1.地殼中含量第一和第二的兩種元素所形成的化合物不具有的性質是（）