第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物 第一节第一节 无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角 硅硅 我们生存的地球，她坚硬的地壳我们生存的地球，她坚硬的地壳是由什么构成的？是由什么构成的？阅读阅读P P74741-21-2自自然段然段回答回答 构成岩石的主要成分构成岩石的主要成分是是硅酸盐及硅的氧化物硅酸盐及硅的氧化物。岩石岩石硅元素硅元素(silicon)(silicon)在地壳中的含量在地壳中的含量氧氧48.6%硅硅26.3%铝铝7.73%铁铁4.75%钙钙3.45%钠钠2.74%钾钾2.47%镁镁2.00%氢氢0.16% 其他其他1.20%硅硅26.3%硅的分布与存在硅的分布与存在存在：存在：没有游离态，只有化合态没有游离态，只有化合态分布：自然界中分布广泛，在地分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于壳中居第二位，仅次于氧氧。是构。是构成矿物和岩石的基本元素。成矿物和岩石的基本元素。SiSi最外层电子数是最外层电子数是4 4，碳也是。，碳也是。思考思考2 2：碳、硅原子主要显几价？：碳、硅原子主要显几价？正四价（正四价（+4+4价）价）思考思考1 1：硅原子最外层电子数是多少？：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？它相同？+142 8 4硅元素在自然界中主要以硅元素在自然界中主要以氧化物及硅氧化物及硅酸盐酸盐的形式存在，因为硅是一种亲氧的形式存在，因为硅是一种亲氧元素元素硅的化合物主要是硅的化合物主要是+4+4的化合物，的化合物，因为硅原子的最外层有因为硅原子的最外层有4 4个电子，个电子，反应中既不易失去电子也不易得反应中既不易失去电子也不易得到电子到电子思考：思考：在手机，互联网普及的今天，你知道在手机，互联网普及的今天，你知道现代化的通讯方式是通过什么传递信现代化的通讯方式是通过什么传递信号的吗？制备这种物质的主要原料是号的吗？制备这种物质的主要原料是什么呢？什么呢？现代的通讯方式是通过现代的通讯方式是通过光缆光缆来传递来传递信号的，光缆的主要部件是信号的，光缆的主要部件是光导纤光导纤维维，制备它的主要原料是，制备它的主要原料是SiOSiO2 2二氧化硅广泛存在于二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。物共同构成了岩石。是一种坚硬难熔的固是一种坚硬难熔的固体。体。 硅石硅矿山一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（1）存在硅石（硅石（12%12%）结晶形结晶形：石英石英无定形水晶水晶玛瑙玛瑙水晶水晶玛玛瑙瑙思考思考1 1：什么是石英、水晶、玛瑙？：什么是石英、水晶、玛瑙？石英晶体石英晶体是结晶的二氧化硅，石是结晶的二氧化硅，石英中无色透明的晶体就是通常所英中无色透明的晶体就是通常所说的说的水晶水晶。石英具有石英具有彩色环状或层状彩色环状或层状的称为的称为玛瑙玛瑙。玛玛 瑙瑙玛瑙玛瑙水晶水晶晶晶体体二二氧氧化化硅硅SiO（2）二氧化硅的结构SiO2原子晶体原子晶体SiOSiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定 注意：晶体的化学式为晶体的化学式为SiOSiO2 2，不表示有，不表示有SiOSiO2 2分子组成，晶体中只有分子组成，晶体中只有SiSi、O O原子，原子，无分子无分子P74物理性质对比物质物质SiOSiO2 2COCO2 2状态（常温）状态（常温）气体气体熔点熔点-56.6-56.6 沸点沸点-78.5-78.5 溶解性溶解性1 1：1 1硬度硬度固体固体1610161022302230不溶不溶大大坚硬难熔的固体，坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，熔沸点比较高，不溶于水，不溶于水，硬度比较大。硬度比较大。（3 3）二氧化硅的）二氧化硅的物理性质物理性质实验室盛装实验室盛装NaOHNaOH溶液的试剂瓶用溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？什么吗？ 防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2与与NaOH溶液反溶液反应生成粘稠的应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口，使瓶塞和瓶口粘在一起。粘在一起。思考？（4）二氧化硅化学性质不能与水反应不能与水反应 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3 高温高温 是酸性氧化物是酸性氧化物SiO2 + 2OH =SiO32-+ H2O 不与酸反应（除氢氟酸以外不与酸反应（除氢氟酸以外-特性特性）SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O在高温下与碳酸盐反应在高温下与碳酸盐反应SiO2+Na2CO3 = CO2 +Na2SiO3高温高温高温高温SiO2+CaCO3=CO2 +CaSiO3高温高温高温高温玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？厚的合作关系？不是盐不是盐SiO2+2C= Si+2CO高温高温实验室现提供下列试剂瓶实验室现提供下列试剂瓶, , 细口磨口塞玻璃瓶细口磨口塞玻璃瓶广口瓶广口瓶细口橡皮塞玻璃瓶细口橡皮塞玻璃瓶棕色广口瓶棕色广口瓶细口塑料瓶，细口塑料瓶，如何存放下列药品如何存放下列药品? ?依据是什么依据是什么? ?a.a.二氧化硅二氧化硅_b._b.氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液c.硝酸银晶体硝酸银晶体_ d._ d.氢氟酸氢氟酸_ _e.e.浓硫酸浓硫酸_二氧化硅二氧化硅( (SiO2）二氧化二氧化( (CO2) )物理性质物理性质 熔沸点高、硬度大熔沸点高、硬度大 熔沸点低硬度小熔沸点低硬度小与水反应与水反应 不反应不反应CO2+H2O=H2CO3与碱反应与碱反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2O与碱性氧与碱性氧化物反应化物反应SiO2+CaO= Ca SiO3CO2+Na2O= Na2CO3与酸反应与酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O 不反应不反应与碳反应与碳反应SiO2+2C= Si+2COCO2+C= 2CO高温高温高温高温高温高温（5 5）二氧化硅的用途）二氧化硅的用途由由于于SiO2具具有有优优良良的的物物理理化化学学性性能能加加上上SiO2在在自自然然界界的的广广泛泛存存在在，因因此此从从古古到到今今都都被人类广泛地应用。被人类广泛地应用。光光学学纤纤维维胃胃镜镜 石石 英英 制制 品品水晶水晶石英、玛瑙石英、玛瑙二氧化硅用来制光导纤维二氧化硅用来制光导纤维 光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大，通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大，一对光纤上可同时传送一对光纤上可同时传送3 3万门电话。万门电话。 、制制光光导导纤纤维维、石石英英表表、石石英英钟钟、石石英英玻玻璃璃制制化化学学仪仪器器、水水晶晶制制光光学学仪仪器器和和工工艺艺品品、玛玛瑙瑙制制精精密密轴轴承承和和装装饰饰品品硅酸凝胶经干燥脱水就形硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为成干胶，称为“硅胶硅胶”。酸性较弱，比碳酸的酸性还弱。酸性较弱，比碳酸的酸性还弱。2、硅酸(H2SiO3)阅读阅读阅读阅读P P7676 干燥硅胶干燥硅胶 湿硅胶湿硅胶思考：二氧化硅难溶于水，那么，如何制得硅酸呢？实验实验4-1 P76：向饱和：向饱和Na2SiO3溶液溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸中滴入酚酞，再滴入稀盐酸现现 象象结结 论论方程式方程式 滴入酚酞滴入酚酞,溶液呈红色溶液呈红色,Na2SiO3呈碱性呈碱性Na2SiO3+2HCl = H2SiO3 +2NaCl实验探究：滴入盐酸滴入盐酸,有硅酸凝胶产生有硅酸凝胶产生硅酸难溶于水硅酸难溶于水 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（白）（白） Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3（白）（白）原理：强酸制备弱酸酸性：酸性：HClHHClH2 2COCO3 3HH2 2SiOSiO3 3现象：白色胶状物生成思考：原料若只有原料若只有SiOSiO2 2，如何用它制作，如何用它制作H H2 2SiOSiO3 3？（2）硅酸的性质 不稳定性不稳定性 弱酸性弱酸性 H2SiO3=H2O+SiO2加热加热H2SiO3+2NaOH=2H2O +Na2SiO3SiO2加入NaOH加入HClH2SiO3不能一部完成制备：H2SiO3硅酸凝胶硅酸干凝胶“硅胶”用途：硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。可以用作催化剂的载体。1、下列各组物质有关性质关系、下列各组物质有关性质关系的比较，正确的是（的比较，正确的是（ ）A.溶解性：溶解性：CO2 H2CO3C.熔点：熔点：SiO2 CO2（干冰）（干冰） D.硬度：硬度： SiO2 CO2 C 2、下列物质中、下列物质中,不能用玻璃瓶不能用玻璃瓶来盛装的是（来盛装的是（ ）A.烧碱溶液烧碱溶液 B.浓硫酸浓硫酸 C.氢氟酸氢氟酸 D.碳酸钠溶液碳酸钠溶液 C3、要除去、要除去SiO2中的中的CaO杂质，杂质，最适宜的试剂是（最适宜的试剂是（ ）A.纯碱溶液纯碱溶液 B 盐酸盐酸 C 硫酸硫酸 D 苛性钠溶液苛性钠溶液B活动与探究：活动与探究： 硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，硅酸是一种比碳酸还要弱的酸，请利用中学实验室常见的仪器及药品，请利用中学实验室常见的仪器及药品，设计一个简单实验，证明硅酸的酸性设计一个简单实验，证明硅酸的酸性比碳酸弱，并完成一份实验报告。比碳酸弱，并完成一份实验报告。把把COCO2 2通入通入NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中，观察发生溶液中，观察发生的的现象？现象？启迪诱思：启迪诱思：方法: