1、学习目标 第三节 无机非金属材料 1.了解硅及二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用。2.了解硅在半导体工业和二氧化硅在现代通信业的重要应用，传统的硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料在生产、生活中的重要应用。3.体会组成材料的物质的性质与材料性能的密切关系，认识新材料的开发对人类生产、生活的重要影响，学会关注与化学有关的社会热点问题。一、预习点拨：1、自然界中的硅都是化合态，在地壳中含量居第二位。2、硅有晶体硅和无定形硅两种，两者互为同素异形体。3、晶体硅是非金属单质，但是具有金属光泽。4、最早使用的半导体材料是Ge,现在使用的半导体材料是Si。Si是半导体，SiO2是绝缘体。5、Si用于
2、制造太阳能电池，SiO2用于制造光导纤维。7、沙子、石英、水晶、玛瑙的主要成分就是SiO2。9、硅酸（H2SiO3）是一种难溶于水，受热易分解，酸性比碳酸弱的弱酸。10、硅酸钠水溶液又称水玻璃、泡花碱，是一种粘合剂。8、单质硅与SiO2的硬度大、熔沸点都很高，结构和金刚石类似。6、SiO2是由硅原子和氧原子构成的。最外层电子数都是4个 硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子。结论：常温下硅的化学性质不活泼。硅、碳原子结构与化学性质的分析归纳：硅的原子结构示意图碳的原子结构示意图化学性质常温下：性质稳定，除氟气、氢氟酸、氢氧化钠外，一般不反应。加热下：Si+O2 =SiO2了解：Si+4HF
3、=SiF4+2H2记忆：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2Si+2Cl2=SiCl4高温二 硅的工业制法制粗硅：SiO2+2C =Si+2CO氧化剂：SiO2 高温还原剂：C 注意产物是CO转移电子为？制备高纯度的硅：Si+2Cl2=SiCl4高温SiCl4+2H2=Si+4HCl高温二氧化硅与二氧化碳的比较二氧化碳CO2二氧化硅SiO2物质分类与碱性氧化物（CaO）与NaOH反应与水反应均属于酸性氧化物CaOSiO2 CaSiO3高温CO2 2NaOHNa2CO3+H2OCO2 NaOHNaHCO3SiO2 2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2 H2OH2CO3不反应（重点
4、）不反应SiO2+4HF=SiF4+2H2OCO2 CaOCaCO3高温与酸不反应 2、实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞 而不用玻璃塞,你知道是为什么吗?3、SiO2是酸性氧化物，如何制取H2SiO3?1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸(HF)？玻璃花雕刻工艺?SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiO22NaOH=Na2SiO3+H2O生成的硅酸钠是一种粘合剂易将瓶塞和瓶口粘结在一起。Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃三、传统无机非金属材料硅酸盐产品三种硅酸盐工业生产比较 水泥 玻璃 陶瓷 生产原料 _ _ _ _ 主要设备
5、 _ _ 陶瓷窑 生产条件 高温 石灰石、黏土 纯碱、石灰石 黏土 水泥回转窑 玻璃窑 和石英 a.表示顺序为：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水；b.氧化物之间用“”隔开；c.氧化物的系数若出现分数时应化为整数。如:钾长石(KAlSi3O3)K2O Al2O3 6SiO2硅酸钠（Na2SiO3）Na2O SiO2钠长石（NaAlSi3O3)Na2O Al2O3 6SiO2 硅酸盐组成的表示方法：盐式法：氧化物式法：CaSiO3CaO SiO2玻璃 普通玻璃:以纯碱、石灰石和石英(SiO2)为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。有关反应的化学方程式：Na2CO3+SiO2=Na2Si
6、O3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(Na2OCaO6SiO2)硅酸(H 2SiO 3)1、制备:如何制得硅酸？能用SiO2与水反应制得吗？为什么？向饱和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成Na2SiO3溶液呈碱性，与酸反应生成了H2SiO3Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaClNa2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3物理性质:白色,胶状,不溶于水 化学性质:弱酸性，酸性比碳酸弱，不能使指示剂变色，能与碱反应生成盐和水 H2SiO
7、3+2NaOH=2H2O+Na2SiO3 不稳定性 H2SiO3=H2O+SiO2加热2、硅酸的性质:硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，在自然界分布极广。硅酸盐是一类结构复杂的化合物，一般都不溶于水，化学性质很稳定。硅酸钠（Na2SiO3)Na2SiO3是白色固体，易溶于水，水溶液俗称水玻璃，是无色粘稠状液体，是一种矿物胶。常用于制作黏合剂、防腐剂和耐火材料。在空气中易变质：23222323Na SiOH OCONa COH SiO硅元素单质硅Si+F2Si+HFSi+NaOH加热能与某些非金属单质(O2、Cl2)反应O2Na2SiO3、CaSiO3二氧化硅是光导纤维的主要原料，光导纤维可用作通讯材料和制造医用内窥镜等硅可制造集成路、太阳能电池等；硅合金可用来制造变压器铁芯、耐酸设备等只有化合态SiO2硅酸盐C 高温HF无游离态常温不活泼