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 第一节第一节 无机非金属主角无机非金属主角硅硅硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的约占地壳总量的90%以上。以上。 从原子角度认识硅原子从原子角度认识硅原子既不易失去电子，也不易得到电子，主要形既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成四价化合物成四价化合物CSi思考：思考：根据阅读想一想碳和硅在自然界中存在形根据阅读想一想碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么？式有所不同的原因是什么？Si在地壳中含量丰富，仅次于在地壳中含量丰富，仅次于O，约占约占.碳和硅都是亲氧元素但是硅的亲氧能力更强碳和硅都是亲氧元素但是硅的亲氧能力更强Si无游离态无游离态化合态：硅的氧化物和硅酸盐化合态：硅的氧化物和硅酸盐水水晶晶玛瑙玛瑙结构结构:四面体四面体 每每1个个Si原子周围结合原子周围结合4个个O原子，原子，Si在中心在中心,O在四个顶角在四个顶角. 同时每同时每1个个O原子周围结合原子周围结合2个个Si原子相结合。原子相结合。 二氧化硅中氧原子与硅原子二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为个数比为2：1,通常用通常用SiO2来表来表示二氧化硅的组成示二氧化硅的组成.水晶水晶玛瑙玛瑙由图片思考由图片思考:二氧化硅具有哪些物理二氧化硅具有哪些物理性质性质?化学稳定性如何化学稳定性如何?你的根据是你的根据是什么什么?SiO2的这些性质是由什么决定的这些性质是由什么决定的？的？结构与性质的关系：结构与性质的关系：结构与性质的关系：结构与性质的关系：SiOSiO2 2的网状结构的网状结构的网状结构的网状结构物理性质：熔点高，硬度大的固体物理性质：熔点高，硬度大的固体物理性质：熔点高，硬度大的固体物理性质：熔点高，硬度大的固体不溶于水，纯净的不溶于水，纯净的不溶于水，纯净的不溶于水，纯净的SiOSiO2 2晶体无色透明晶体无色透明晶体无色透明晶体无色透明化学性质：化学性质：化学性质：化学性质：稳定（化学性质不活泼）稳定（化学性质不活泼）稳定（化学性质不活泼）稳定（化学性质不活泼）SiO2 2的化学性质（不活泼）的化学性质（不活泼）1.酸性氧化物酸性氧化物与碱性氧化物反与碱性氧化物反应生成盐生成盐生成盐生成盐 SiOSiO2 2 CaOCaO = CaSiO = CaSiO3 3 与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水 SiO2 2 2NaOH = Na2 2SiO3 3 H2 2O 硅酸硅酸钠高温高温高温高温讨论讨论：初中学过的酸性氧化物的通性包：初中学过的酸性氧化物的通性包括哪些方面？（以括哪些方面？（以CO2为例）为例）2.特性特性 与与HF的反应的反应 SiO2 4HF = SiF4 2H2O此反应常用于雕刻玻璃此反应常用于雕刻玻璃3.弱氧化性弱氧化性高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温SiO2+ 2C = Si + 2CO4.与某些盐反应与某些盐反应SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3+CO2SiO2 + CaCO3 = CaSiO3+CO2此两个反应用于工业制玻璃此两个反应用于工业制玻璃为什么在什么在实验室中盛放室中盛放NaOH 溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ 答：答：答：答：玻璃中的玻璃中的SiO2 与与NaOH 反应生成有粘胶反应生成有粘胶性的硅酸钠性的硅酸钠想一想2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？答：答：HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。3.某同学根据某同学根据SiO2既可与碱反应既可与碱反应,也能与也能与氢氢氟酸反应氟酸反应,推断推断SiO2为两性氧化物为两性氧化物.是否正确是否正确?二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅化学式化学式化学式的化学式的意义意义通常状况通常状况下的状态下的状态硬度硬度水溶性水溶性熔沸点熔沸点二氧化硅和二氧化碳的比较二氧化硅和二氧化碳的比较CO2SiO2表示二氧化碳表示二氧化碳分子及其组成分子及其组成表示二氧化硅晶体表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比中硅氧原子个数比气态气态固态固态很小很小很大很大可溶于水可溶于水不溶于水不溶于水很低很低很高很高二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅稳定性稳定性与水与水反应反应与碱性氧与碱性氧化物反应化物反应与碱与碱反应反应与与HF反应反应高温高温稳定稳定很稳定很稳定CO2+H2O=H2CO3不反应不反应CO2+CaO = CaCO3SiO2+CaO = CaSiO3CO2+2NaOH = Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2O不反应不反应SiO2+4HF = SiF4+2H2O化学性质化学性质二氧化碳二氧化碳二氧化硅二氧化硅弱氧弱氧化性化性与碳与碳酸钠酸钠等反等反应应高温高温 SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2高温高温高温高温CO2 + C = 2CO高温高温 SiO2 + 2C = Si + 2COCO2+H2O+Na2CO3 =2NaHCO3 CO2 +H2O+ CaCO3 = Ca（HCO3）2 现象现象 结论结论 反应式反应式 实验:观观察察察察现现象并填写下表象并填写下表象并填写下表象并填写下表滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红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色消失，并有透明胶状物质生成色消失，并有透明胶状物质生成色消失，并有透明胶状物质生成NaNa2 2SiOSiO3 3溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成溶液呈碱性，与酸反应生成了了了了HH2 2SiOSiO3 3NaNa2 2SiOSiO3 3 + 2HCl = H + 2HCl = H2 2SiOSiO3 3 + 2NaCl + 2NaCl二二.硅酸硅酸 (H2SiO3)制备制备:可溶性硅酸盐（如可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应与酸反应硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比硅酸的酸性比盐酸弱，那么硅酸酸性与碳酸相比较如何呢？请你设计一个实验论证你的推断。较如何呢？请你设计一个实验论证你的推断。实验：将实验：将CO2通入通入Na2SiO3溶液中溶液中现象：现象：透明的硅酸凝胶生成透明的硅酸凝胶生成方程式：方程式：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 + Na2CO3 结论：结论：硅酸是一种很弱的酸，硅酸是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱酸性比碳酸还弱 不稳定，受热易分解不稳定，受热易分解 SiO32- + H2O + CO2= CO32- + H2SiO3Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3SiO32- + 2H+ = H2SiO3Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 H2SiO3 = H2O + SiO2