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人教版必修一4.1无机非金属材料的主角硅

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高中化学审核员

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       地壳中第二,为26.3%,占地
       壳质量的第四章90%以上
     非金属及其化合物
地球生物生存的根基——硅酸盐、空气、水、阳光
         第一节
    无机非金属材料
  的主角——硅(1)

        从原子角度认识硅原子

         C


         Si

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.
               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
     一、二氧化硅和硅酸

                     (1)存在
1、二氧化硅(        SiO2 )

天                        水晶
然    有结晶形(石英晶体){
                         玛瑙
的

SiO2

硅
石    无定形——硅藻土
地球上存在的天然二氧化硅称为(统称为)硅石
                   硅石

          结晶形(石英)        无定形

      无色透明        彩色环带或层状
       水晶           玛瑙


(2)结构

                               [SiO2]四面体


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。

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

                    无  用
                    开  光
                    刀  导
                    手  纤
                    术  维
                       做


现代通信用光缆
                         光导纤维手术头灯
             光
             学
             纤
             维
             胃
             镜
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   A、物理性质:与CO2对比

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。

(B)、化学性质:与CO2对比
二氧化硅和二氧化碳的比较
          二氧化碳          二氧化硅

 化学式        CO2           SiO2
化学式的    表示二氧化碳       表示二氧化硅晶体
  意义    分子及其组成       中硅氧原子个数比
通常状况                     固态
下的状态        气态
  硬度        很小           很大
 水溶性      可溶于水         不溶于水
 熔沸点        很低           很高
讨论:初中学过的酸性氧化物的通性包

括哪些方面?(以CO2为例)


  (B)SiO2的化学性质(很不活泼)
   1.酸性氧化物
    与强碱反应生成盐和水
                                +
         SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3  H2O
                        硅酸钠(有粘性)
    与碱性氧化物反应生成盐
                 高温
       SiO2+ CaO ==  CaSiO3
    2.特性
 与HF的反应

   SiO2 +  4HF =  SiF4↑+  2H2O

          此反应常用于雕刻玻璃


3.某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反
应,推断SiO2为两性氧化物.是否正确?
   想一想

1、实验室盛装            NaOH溶液能与玻璃中的SiO2
NaOH溶液的试剂      反应生成Na2SiO3,使瓶塞部分粘
瓶为什么用橡胶塞       结而无法打开。因此盛装NaOH溶
而不用玻璃塞?        液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用
               橡胶塞。
2、实验室为什么           HF能腐蚀玻璃,因此,盛装
不用玻璃瓶盛装         氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用
氢氟酸?            塑料瓶。
                   高温
3、弱氧化性:SiO2     + 2C  =     Si + 2CO↑
                    高温
           SiO2 + 2Mg   =     Si+ 2MgO

          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                            不能
   与水反应    CO2+H2O=H2CO3
学
   与碱反应   CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 能
性  与碱性氧    CO +Na O=Na CO
            2   2   2  3      能
质  化物反应    CO2+CaO=CaCO3
   与酸     ——
用途        人工降雨,灭火等        P64,图4-5
 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。                   实验4-1
(1)制法——可溶性硅酸盐与酸反应:
       滴入酚酞后溶液变为红色,再滴入稀盐酸,溶
  现象   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
  结论   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。
 化学方
 程式     Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl  +  H2SiO3↓
  Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓
      2-   + 
  SiO3 + 2H == H2SiO3↓

  Na2SiO3  + H2O + CO2 == Na2CO3 + H2SiO3↓
     2-               2-
  SiO3 + H2O + CO2== CO3 + H2SiO3↓
     用H2CO3可制得H2SiO3  ,可证明
  H2SiO3 的酸性比H2CO3弱。
(2)酸性太弱,只能与强碱发生中和反应

    H2SiO3 + 2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O

(3)不稳定(比H2CO3稳定),受热易
分解            ∆
        H2SiO3  == H2O + SiO2
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