無機非金屬材料第1課時1.通過硅酸鹽的結構特點分析硅酸鹽的性質特點。2.認識硅的存在、性質和用途。硅酸鹽材料材料是人類賴以生存和發展的物質基礎，人類使用的材料除了金屬材料，還有無機非金屬材料等。從組成上看，許多無機非金屬材料含有硅、氧等元素，具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點，以及特殊的光學、電學等性能。隨著工業生產和社會發展對材料性能要求的提高，一批新型無機非金屬材料相繼誕生，成為航空、航天、信息和新能源等高技術領域必需的材料。傳統的無機非金屬材料多為硅酸鹽材料，在日常生活中隨處可見，如制作餐具的陶瓷、窗戶上的玻璃、建筑用的水泥等。陶瓷玻璃水泥硅酸鹽材料1.硅酸鹽的組成與結構(1)硅酸鹽的組成硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。它們種類繁多，結構復雜，組成各異，通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示其組成，如硅酸鈣(CaSiO3)可表示為CaO·SiO2。硅酸鹽材料1.硅酸鹽的組成與結構(2)硅酸鹽的結構在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧四面體，其結構如圖所示。每個Si結合4個O，Si在中心，O在四面體的4個頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接，每個O為兩個四面體所共有，與2個Si相結合。硅氧四面體結構的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質穩定、耐腐蝕等特點。硅氧四面體的結構示意圖硅酸鹽材料拓展最簡單的硅酸鹽——硅酸鈉(1)物理性質：硅酸鈉是白色固體，可溶于水，其水溶液是一種無色黏稠狀的液體，俗稱水玻璃，黏性很強，是一種礦物膠。(2)化學性質：硅酸鈉的化學性質穩定，不能燃燒，不易腐蝕，熱穩定性強，但能與比硅酸形強的一些酸反應，生成難溶于水的硅酸。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaClNa2SiO3+CO2（少量）+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3硅酸鹽材料2.硅酸鹽材料產品陶瓷玻璃水泥黏土（主要成分為含水的鋁硅酸鹽）石灰石、黏土主要設備主要成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2用途建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛生潔具等建筑材料、光學儀器、各種器皿、高強度復合材料等主要原料純堿、石灰石、石英砂（主要成分是SiO2）玻璃窯水泥回轉窯硅酸鹽硅酸鹽建筑材料、水利工程硅酸鹽材料生產中采用不同的原料和工藝，可以制得多種具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含鉛的原料制造的光學玻璃，透光性好，折射率高，可以用來制造眼鏡、照相機和光學儀器的透鏡；加入硼酸鹽制成耐化學腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃，可用于實驗室使用的玻璃儀器；加入一些金屬氧化物或鹽可以得到彩色玻璃，常用于建筑和裝飾。金屬氧化物可以使玻璃呈現不同的顏色資料卡片硅酸鹽材料1.硅酸鹽的組成硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。2.硅酸鹽的結構構成硅酸鹽的基本結構單元[SiO4]四面體。3.硅酸鹽材料：陶瓷、玻璃、水泥。硅氧四面體的結構示意圖硅酸鹽材料1.我國古代在材料方面取得了突出的成就。下列材料主要成分不是硅酸鹽的是（）A.陶俑B.玻璃瓦C.漢白玉D.青花瓷【答案】C【解析】漢白玉的主要成分是CaCO3。硅酸鹽材料硅1.硅的存在形式(1)硅在自然界中主要以硅酸鹽（如地殼中的大多數礦物）和氧化物（如水晶、瑪瑙）的形式存在。(2)硅的同素異形體晶體硅無定形硅（非晶硅）水晶瑪瑙2.晶體硅的物理性質顏色、狀態灰黑色固體光澤金屬光澤熔、沸點熔、沸點很高硬度硬而脆晶體結構和金剛石的類似導電性介于導體和絕緣體之間硅3.單質硅的化學性質(1)常溫下，硅的化學性質不活潑，它不易與H2、O2、Cl2、H2SO4、HNO3等物質發生反應，但能與F2、氫氟酸和強堿溶液等發生反應。Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑+2H2↑（Si的特性）Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Si是能與NaOH溶液反應放出H2的非金屬單質。Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑+2H2↑（Si的特性）Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑硅3.單質硅的化學性質(2)還原性在加熱或高溫條件下，硅能與某些非金屬單質發生反應。Si+2Cl2SiCl4Si+CSiC（碳化硅，俗稱金剛砂）高溫Si+O2SiO2（加熱時研細的硅能在氧氣中燃燒）3Si+2N2Si3N4（氮化硅；新型陶瓷材料）高溫硅4.

硅的制備工業上制備高純硅，一般需要先制得純度為98%左右的粗硅，再以其為原料制備高純硅。石英砂粗硅SiHCl3高純硅焦炭HClH21800~2000℃300℃1100℃其中涉及的主要化學反應為：SiO2+2CSi+2CO↑1800~2000℃Si+3HClSiHCl3+H2300℃SiHCl3+H2Si+3HCl1100℃硅5.

硅的用途高純硅廣泛應用于信息技術和新能源技術等領域。利用其半導體性能可以制成計算機、通信設備和家用電器等的芯片，以及光伏電站、人造衛星和電動汽車等的硅太陽能電池。硅太陽能電池硅晶片是生產芯片的基礎材料硅1.硅的存在形式：硅在自然界中主要以硅酸鹽（如地殼中的大多數礦物）和氧化物（如水晶、瑪瑙）的形式存在。2.單質硅的化學性質(1)穩定性，常溫下不易與H2、O2、Cl2、H2SO4、HNO3等物質發生反應，但能與F2、氫氟酸和強堿溶液等發生反應。Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑硅2.單質硅的化學性質(2)還原性，在加熱或高溫條件下，硅能與某些非金屬單質發生反應。Si+2Cl2SiCl4Si+CSiC（碳化硅，俗稱金剛砂）高溫Si+O2SiO2（加熱時研細的硅能在氧氣中燃燒）3Si+2N2Si3N4（氮化硅；新型陶瓷材料）高溫硅3.硅的制備SiO2+2CSi+2CO↑1800~2000℃Si+3HClSiHCl3+H2300℃SiHCl3+H2Si+3HCl1100℃硅1.下列關于硅的說法不正確的是（）A.高純度的單質硅被廣泛用于制作計算機芯片B.自然界中硅元素的貯量豐富，并存在大量的單質硅C.常溫時硅不與水、空氣和大多數酸反應，但能與氫氟酸反應D