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4-1无机非金属材料的主角-硅讲解
第四章 非金属及其化合物 第一节 无机非金属材料 的主角——硅(1) 地壳中第二,为26.3%,占地壳质量的90%以上 地球生物生存的根基——硅酸盐、空气、水、阳光 从原子角度认识硅原子 既不易失去电子,也不易得到电子,所以,硅的化学性质不活泼,主要形成四价化合物. C Si 思考:碳和硅在自然界中存在形式有所不同的原因是什么? 碳和硅都是亲氧元素但是硅的亲氧能力更强 Si无单质状态 化合态:硅的氧化物和硅酸盐 天 然 的 SiO2 硅 石 有结晶形(石英晶体) 无定形——硅藻土 { 水晶 玛瑙 一、二氧化硅和硅酸 1、二氧化硅( SiO2 ) (1)存在 (2)结构 每1个Si原子周围结合4个O原子,Si在中心,O在四个顶角. 同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。 硅原子—— [SiO2]四面体 二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2:1,用SiO2来表示 二氧 化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式 下列说法错误的是( ) A . SiO2 是二氧化硅的化学式 B . SiO2 晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体 C .[SiO4 ] 四面体只存在于二氧化硅晶体中 D . 沙子里含无定形二氧化硅 E . 石英就是水晶 F . SiO2 从古到今被人类广泛地应用着,是因为SiO2 的立体网状结构和它在自然界的广泛存在 CDE 现代通信用光缆 光学纤维胃镜 用光导纤维做 无开刀手术 光导纤维手术头灯 危害: 在隧道开凿,石英粉加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘,人长期吸入含有二氧化硅的粉尘,就会患硅肺病(旧称矽肺)。 (3)性质 SiO2是一种坚硬难熔的固体,不溶于水,纯净的二氧化硅无色透明。 A、物理性质:与CO2对比 (B)、化学性质:与CO2对比 二氧化碳 二氧化硅 化学式 化学式的意义 通常状况下的状态 硬度 水溶性 熔沸点 二氧化硅和二氧化碳的比较 CO2 SiO2 表示二氧化碳分子及其组成 表示二氧化硅晶体中硅氧原子个数比 气态 固态 很小 很大 可溶于水 不溶于水 很低 很高 (B)SiO2的化学性质(很不活泼) 高温 1.酸性氧化物 SiO2+ CaO == CaSiO3 与强碱反应生成盐和水 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O 硅酸钠 与碱性氧化物反应生成盐 (有粘性) 与HF的反应 SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O 此反应常用于雕刻玻璃 2.特性 想一想 2、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸? 1、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。 3、弱氧化性:SiO2 + 2C Si + 2CO↑ 高温 = 二氧化碳 二氧化硅 状态 气态 固态 物理性质 熔点低 熔点高,硬度大 化 学 性 质 与酸 —— 用途 人工降雨,灭火等 P64,图4-5 与水反应 与碱性氧化物反应 与碱反应 CO2+H2O=H2CO3 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O CO2+Na2O=Na2CO3 CO2+CaO=CaCO3 不能 能 能 CO2+H2O=H2CO3 ,但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3,这是一个特性。 思考:刚才讲到SiO2不能直接和水化合成H2SiO3,那怎样制备H2SiO3呢? 2、硅酸(H2SiO3) H2SiO3是SiO2的对应水化物( SiO2 是H2SiO3的酸酐),是一种不溶性酸,是一种白色固体,其酸性比H2CO3还弱。 (1)制法——可溶性硅酸盐与酸反应: 现象 结论 化学方程式 滴入酚酞后溶液变为红色,再滴入稀盐酸,溶液红色变浅至无色,同时有白色胶状沉淀产生 a、Na2SiO3溶液呈碱性,b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的硅酸,c、先形成硅酸溶胶,后形成硅酸凝胶,d、静置则形成硅酸沉淀。 实验4-1 Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2S
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