第四章 非金属及其化合物,发现: 非金属位于元素周期表的什么位置?,它们与人类的生存环境、生活和生产有何关系?,从沙滩到用户,非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角_硅,1. 含量：地壳中第二，为26.3%，约1/4强。,2. 结构 最外层4个电子，既不易失去也不易得到电子，主要通过 的形式形成四价的化合物。,共用电子对,二.硅及其化合物的作用,硅的用途树形图,3. 硅单质的性质,硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体,灰黑色，有金属光泽，硬而 脆的固体 熔、沸点高、硬度大 晶体硅是良好的半导体,（1）.物理性质:,在常温下，化学性质不活泼。,只与强碱、氟化氢、氟气反应,(2)、硅的化学性质,Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2 Si+2F2 = SiF4 Si+4HF = SiF4+2H2,加热时，Si可以和O2、 Cl2等反应。,你知道吗?,常温下，单质碳、硅的化学性质都不活泼，为什么碳在自然界中有稳定的单质（金刚石）存在，而硅却没有？,单质硅的化学性质虽然稳定，但硅是一种亲氧元素，硅原子和氧原子的结合非常牢固，形成的二氧化硅或硅酸盐中的硅氧化学键非常牢固，硅氧键一旦形成就很难被破坏，所以，自然界中硅都是以二氧化硅或硅酸盐的形式存在，没有游离态的硅。,天 然 的 SiO2 硅 石,二.硅的化合物,1.二氧化硅（ SiO2 ）,石英还是制造分子筛的原料。这种晶体中有笼穴，像筛子一样，有的分子能透过，有的分子不能透过，因此称为分子筛，科学家根据需要，已经用SiO2合成许许多多笼穴大小不同的分子筛，广泛用于气体分子的分离，还用作催化剂等,在环境科学、绿色化学方面很有意义,2. SiO2的SiO4四面体结构,正四面体 空间网状结构 硅氧比例：1：2 没有SiO2 分子存在，只存在硅氧原子,水 晶,玛 瑙,信息高速公路骨架光导纤维,二氧化硅 天然的二氧化硅也叫硅石。石英晶体是结晶的二氧化硅.砂、石英、水晶的主要成分都是SiO2,坚硬难熔的固体，不溶于水。熔沸点高.,常温下，二氧化硅的化学性质不活泼不与水、酸（HF除外）反应，能与碱性氧化物或强碱反应生成盐。,(1).物理性质:,(2).化学性质:,（1） 跟碱（热的浓碱）反应（CO2可以跟稀的冷的碱反应），反应方程式是： SiO22NaOHNa2SiO3H2O ， 比较：CO22NaOHNa2CO3H2O,思考：实验室盛装NaOH溶液时用什么塞子？为什么？）,（2）跟碱性氧化物反应 SiO2CaO CaSiO3 ， 比较：CO2CaOCaCO3， 条件的不同说明什么问题？,高温,（3）与氢氟酸反应 SiO2+4HF=SiF4+2H2O 注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用HF来刻蚀玻璃。,二氧化硅与二氧化碳比较,无色固体、高,无色气体、低,大、难溶,小、可溶于水,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,SiO2+CaO=高温=CaSiO3 SiO2+Na2O=高温=Na2SiO3,CO2+Na2O=Na2CO3,SiO2+2C =高温=Si +2CO,CO2+2C =高温=2CO,SiO2+4HF =SiF4 +2H2O,SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2 SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2,CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3,SiO2用途,光导纤维 石英：耐高温化学仪器、石英电子表 石英钟 水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、 高级工艺品和眼镜片 玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品,二氧化硅的用途,想一想,1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,2、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？,HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。,NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。,