第一节 无机非金属材料的主角硅硅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3 3：碳、硅在自然界分别以什么形式存在？：碳、硅在自然界分别以什么形式存在？硅是硅是亲氧元素亲氧元素。因此因此硅硅元素在自然界都是与氧的元素在自然界都是与氧的化合物化合物的形态存在。的形态存在。思考思考1 1：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟：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它相同？悉的哪种元素最外层电子数与它相同？一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（、二氧化硅（ SiO2 ）天天然然的的 SiO2 硅硅石石结晶形（石英晶体）结晶形（石英晶体）无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶玛瑙玛瑙1）存在形式）存在形式具有彩色环带状或层状的叫具有彩色环带状或层状的叫玛瑙玛瑙纯净的纯净的SiO2晶体叫做晶体叫做水晶水晶石英石英沙子沙子二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途二氧化硅的用途 光光学学纤纤维维胃胃镜镜二氧化硅的结构二氧化硅的结构因为在二氧化硅晶体中，每一因为在二氧化硅晶体中，每一个硅个硅Si周围结合周围结合4个个O；同时每；同时每个个O与与2个个Si结合。因此它是结合。因此它是Si与与O按按1 ：2的原子个数比组成的原子个数比组成的具有的具有立体网状立体网状结构构的晶体。的晶体。SiO4四面体不仅存在于四面体不仅存在于SiO2晶体中晶体中,而且存在于而且存在于所有硅酸盐矿石中，是构成多姿多彩的硅酸盐世所有硅酸盐矿石中，是构成多姿多彩的硅酸盐世界的基本骨架界的基本骨架决定了决定了SiO2具有优良的具有优良的物理和化学性质物理和化学性质SiO2的SiO4四面体结构 正四面体 立体网状结构 硅氧比例：1：2 没有SiO2 分子存在，只存在硅氧原子分析异同分析异同,理解特性理解特性根据二氧化硅的存在和应用根据二氧化硅的存在和应用,请分析请分析:二氧化硅具有那些物理性质二氧化硅具有那些物理性质?化学稳定性如何化学稳定性如何?你的根据是什么你的根据是什么?二氧化硅的这些性质是由什么决定的二氧化硅的这些性质是由什么决定的?尝试与二氧化碳做比较尝试与二氧化碳做比较.二氧化碳的晶体结构 二氧化硅的晶体结构物理性质物理性质:_化学稳定性化学稳定性:_硬度大、熔点高、难溶于水硬度大、熔点高、难溶于水很稳定很稳定 SiO22NaOHNa2SiO3H2O4）化学性质）化学性质（1）酸性氧化物酸性氧化物、与碱反应与碱反应、与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应高温高温SiO2CaO CaSiO3（2）极弱氧化性极弱氧化性SiO22C Si2CO高温高温工业上用此反应制备工业上用此反应制备粗硅粗硅，这就是，这就是“从沙滩到用户从沙滩到用户”！（3 3）特性）特性 SiO2+4HF=SiF4+2H2O注意：玻璃中含有注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用所以可以用HF来来刻蚀玻璃。刻蚀玻璃。 SiO2不跟其它酸反应不跟其它酸反应 因为玻璃的主要成分二氧化硅与因为玻璃的主要成分二氧化硅与NaOH溶液溶液反反应生成对应的硅酸钠应生成对应的硅酸钠使瓶塞部分粘结而无法打开。使瓶塞部分粘结而无法打开。 SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O图图 4-6 实验室盛放实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶溶液的试剂瓶1 、实验室为什么不用玻璃瓶盛装实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸氢氟酸(HF)? 氢氟酸氢氟酸能腐蚀玻璃因此盛装氢能腐蚀玻璃因此盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶塑料瓶。 SiOSiO2 2 4HF =SiF4HF =SiF4 4 2H2H2 2O O 2、实验室盛装、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？塞而不用玻璃塞？3、某同学根据、某同学根据SiO2既可与碱反应既可与碱反应,也也能与能与氢氟酸反应氢氟酸反应,推断推断SiO2为两性氧化为两性氧化物物,是否正确是否正确? 不正确。因为不正确。因为二氧化硅二氧化硅只跟氢氟酸只跟氢氟酸反应，不跟其它酸反应，且与氢氟酸反应反应，不跟其它酸反应，且与氢氟酸反应也不是表现二氧化硅的碱性。故其属于也不是表现二氧化硅的碱性。故其属于酸酸性氧化物性氧化物。物质物质SiO2CO2状态状态(常温常温)气体气体熔点熔点-56.6 沸点沸点-78.5-78.5 溶解性溶解性1：1硬度硬度固体固体1610161022302230不溶不溶大大二氧化硅和二氧化碳的物理性质二氧化硅和二氧化碳的物理性质二氧化硅和二氧化碳的化学性质二氧化硅和二氧化碳的化学性质 化合物化合物化学性质化学性质二氧化碳二氧化碳( (CO2) )二氧化硅二氧化硅( (SiO2) )相相同同点点酸酸性性氧氧化化物物与强碱与强碱反应反应与碱性与碱性氧化物氧化物反应反应与水与水反应反应 弱氧化性弱氧化性 特殊性特殊性SiO2+CaO = CaSiO3 高温高温CO2+H2O H2CO3 CO2+C = 2CO高温高温 SiO2+2C = Si+2CO高温高温SiO2+4HF= SiF4 +2H2O CO2+2NaOH = Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3SiO2+2NaOH =Na2SiO3+H2O不反应不反应练习：连线非金属氧化物酸性氧化物能溶解于水常温下固态能与强碱反应能与碱性氧化物反应能与氢氟酸反应SiO2CO2 SiO2的制品的制品 性质性质 光导纤维光导纤维 熔点高熔点高石英坩埚石英坩埚 光的折射效果好光的折射效果好玛瑙制精密轴承玛瑙制精密轴承 酸性氧化物酸性氧化物 水晶杯水晶杯 二氧化硅的特性二氧化硅的特性氢氧化钠试剂瓶不能用磨口玻璃塞氢氧化钠试剂瓶不能用磨口玻璃塞 难溶于水难溶于水玻璃雕花玻璃雕花 硬度大硬度大 思考：思考：CO2溶于水即生成溶于水即生成H2CO3，SiO2不能与水反应得到不能与水反应得到2SiO3 ，那么怎样才能制得，那么怎样才能制得2SiO3 ？（提示：强酸制弱酸？（提示：强酸制弱酸)2、硅酸硅酸（）（）2SiO3 的制取的制取现象：红色褪去，并有现象：红色褪去，并有软而透明的胶冻状的软而透明的胶冻状的凝胶生成凝胶生成结论：结论：Na2SiO3溶液呈溶液呈碱性，碱性，H2SiO3是一种是一种胶体，浓度增大聚集胶体，浓度增大聚集成凝胶。成凝胶。 实验2、硅酸（、硅酸（H2SiO3)（1）制取：）制取： Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（胶体胶体）白色胶状白色胶状强酸制弱酸（2）性质：）性质： 白色胶状，难溶白色胶状，难溶 弱酸性弱酸性（不能使指示剂变色不能使指示剂变色酸性酸性 H2SiO3 H2CO3） 脱水形成脱水形成硅胶硅胶Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3原原理理热稳定性（易分解热稳定性（易分解) )：H2SiO3SiO2+H2O用途：干燥剂（吸水）用途：干燥剂（吸水）、吸附剂（多孔吸附剂（多孔）、催化剂的载体催化剂的载体拓展拓展如何利用如何利用SiO2制取硅酸？写出相应的化学方程制取硅酸？写出相应的化学方程式。式。解答解答以二氧化硅为原料制取硅酸以二氧化硅为原料制取硅酸:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONa2SiO3+CO2+H2O = Na2CO3+H2SiO3 SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3（酸性强弱）（酸性强弱） 或 Na2SiO3+2HCl= H2SiO3+2NaCl CO2通入下例各溶液中，不可能产通入下例各溶液中，不可能产生沉淀的是（生沉淀的是（ ）A、氯化钙溶液氯化钙溶液 B、石灰水石灰水C、饱和碳酸钠溶液饱和碳酸钠溶液D、硅酸钠溶液硅酸钠溶液A练一练练一练