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第四章
非金属材料及其化合物
第一节无机非金属材料的主角—硅
硅和碳的原子结构
Si
+14
8
4
2
+6
4
2
C
统治无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。
统治有机界：碳是构成有机物的主要元素。
硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的，因此硅都以化合态存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。
一、二氧化硅和硅酸
二氧化硅（SiO2）
SiO2的存在形态
无定形
玛瑙
水晶
水晶
玛瑙
硅石
结晶形
（石英晶体）
二氧化硅的晶体结构
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。因此，通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。
金刚石的晶体结构
SiO2的晶体结构
[SiO4]四面体结构
光导纤维
石英坩埚
水晶饰品
玛瑙饰品
根据SiO2的存在和应用，请你分析以下问题：
SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？你的根据是什么？SiO2的这些性质是由什么决定的？
思考与交流：
物理性质：
难溶于水，熔点高，硬度大。
化学稳定性：
化学性质很稳定，不活泼。
原因：SiO2的这些性质主要与它的结构有关，SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。
（2）化学性质:
①酸性氧化物
与碱性氧化物反应生成盐
SiO2+CaO==CaSiO3
高温
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？
硅酸钠，水溶液俗名“水玻璃”，具有黏性，可用作粘合剂。
与强碱反应生成盐和水
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
SiO2的特性:与氢氟酸的反应
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
HF是唯一可以与SiO2发生反应的酸，此反应用来雕刻玻璃。
2、硅酸（H2SiO3）
思考：如何制取硅酸？能用SiO2与水反应制得吗？
制法：可溶性硅酸盐与其他酸反应
现象
结论
方程式
滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有透明的、胶冻状的硅酸凝胶产生
Na2SiO3溶液呈碱性，硅酸难溶于水
Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl
（1）硅酸的制备
硅酸是一种白色的固体，它不溶于水；是一种弱酸，酸性比碳酸还弱。
（2）硅胶
H2SiO3硅酸凝胶硅酸干凝胶“硅胶”
逐渐聚合
干燥脱水
用途：
制备：
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