必修1-第四单元-非金属及其化合物详解.doc

4.1---硅 一、硅 silicon 1.存在：Si全部以化合形态存在于地壳中，是构成矿物和岩石的主要元素； 2.physical property：mp.=1 414℃，bp.=3 265℃，灰黑色鳞状金属光泽的晶体； 3.chemical property：Si+4HF=SiF4↑+2H2↑； 2NaOH+Si+2H2O=Na2SiO3+2H2↑； Si+2F2=SiF4；；；；； 4.高纯硅的制法：； 二、 silicon dioxide 1.晶体结构 正四面体结构的原子晶体，每个Si原子与4个O原子以四个 共价键组成正四面体结构，每个O原子跟2个Si原子结合； 2.physical propertym.p.=1700℃，bp.=2950℃；硬度为7，天然六方柱状石英晶体俗称水晶； 3.chemical property ①酸酐：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(反应慢)；； ②与盐反应：； ③与HF：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O； ④弱的氧化性：(制粗硅)； 4.用途：光纤、光学仪器、饰品、工艺品等； 三、硅酸 silicic acid H2SiO3、H4SiO4均为不溶性弱酸，酸性比H2CO3弱； 原硅酸H4SiO4很不稳定，H4SiO4失去一部分水形成H2SiO3：H4SiO4H2SiO3+H2O； ※制法：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓； ※硅胶用途：多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂， 也用作催化剂的载体； H4SiO4(原硅酸)、 H4CO4(原碳酸)、H5PO5(原磷酸)等】 四、硅酸盐 silicate 由H2SiO3、H4SiO4以及他们形成的酸对应的盐； 1.表示方法：金属氧化物·xSiO2·yH2O； 硅酸钠---Na2SiO3→Na2O·SiO2； 长石---2KAlSi3O8→K2O·Al2O3·6SiO2； 粘土---Al2[Si2O5(OH)4]→Al2O3·2SiO2·2H2O；石棉---CaMg3[Si4O12]→CaO·3MgO·4SiO2； 普通玻璃的大致组成CaNa2Si6O14→Na2O·CaO·6SiO2； 水泥的主要成分：3CaO·SiO2Ca3SiO5]，2CaO·SiO2Ca2SiO4]，3CaO·Al2O3 2.溶解性：绝大多数硅酸盐难溶于水，其中Na2SiO3是重要的可溶性硅酸盐，其水溶液俗称 为水玻璃； 五、Si的特性 1.Si的还原性比碳强，而碳在高温下却能从SiO2中还原出Si；； 2.非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而Si不但能与HF反应，而且还生成H2； Si+4HF=SiF4↑+2H2↑； 3.非金属单质与强碱溶液反应一般不生成H2，而S；Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+H2↑； 4.虽然SiO2是H2SiO3的酸酐，但却不能用SiO2与H2O反应制备，而是： Na2SiO3+H2SO4=Na2SO4+H2SiO3↓；(强酸制弱酸) 5.酸性氧化物一般不与酸反应(除氧化还原反应)，而SiO2可与HF反应； 6.非金属氧化物一般是分子晶体，而SiO2却是原子晶体； 7.无机酸一般易溶于水，而H2SiO3 H4SiO4却不溶于水； 六、硅酸盐工业无机非金属材料： 1.材料分类 ①无机金属材料：Al、Fe、Cu、合金； ②有机高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维； ③无机非金属材料： ※传统无机非金属材料：硅酸盐材料； ※新型无机非金属材料：半导体材料、耐高温超硬度材料、发光材料； 2.常见硅酸盐材料比较 分类 水泥 玻璃 陶瓷 原料 粘土、石灰石、石膏 纯碱、石灰石、石英 粘土 设备 水泥回转窑 玻璃熔炉 烧结窑 条件 高温 高温 高温 特性 水硬性 无固定熔点、透明、绝缘、易成型 抗氧化、耐高温、绝缘 成分 3CaO·SiO2、 3CaO·Al2O3 Na2O·CaO·6SiO2、 Na2SiO3、SiO2、CaSiO3 SiO2、Al2O3 反应 复杂的物理化学变化 Na2CO3+SiO2=CO2↑+Na2SiO3 CaCO3+SiO2=CO2↑+CaSiO3 复杂的物理化学变化 3.新型无机非金属材料：SiC、分子筛、高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等； ①传统无机非金属材料：主要是指硅酸盐材料，如水泥、玻璃、陶瓷等，其优点是有抗腐 蚀性，耐高温等，但也有质脆、经不起热冲击等弱点；