1、,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,Si元素在地壳中的含量排在第几位？,知识窗,硅在地壳上的含量仅次于氧，硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤约占地壳的90以上,锦绣中华,Si,最外层电子数是4，碳也是。,思考2：碳、硅原子主要显几价？,正四价（+4价）碳和硅都是亲氧元素但是硅的亲氧能力更强。因此碳和硅在自然界中存在形式有所不同。,思考1：硅原子最外层电子数是多少？我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与它相同？,一、硅单质,1、存在：,2、物理性质：,导电性介于导体和绝缘体之间。,在自然界中，没有游离态的硅，只有化合态的硅。单质硅有晶体硅和无定形硅两种。,晶体
2、硅的结构类似于金刚石，熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。,3、化学性质：,在常温下，硅的化学性质可归纳为“亲氟亲碱”即常温下可以和F2、HF、NaOH溶液反应，但与O2、Cl2、H2SO4、HNO3都不反应，所以常温下硅单 质的化学性质不活泼,Si + O2 = SiO2Si + 2Cl2 = SiCl4,Si+2F2 = SiF4Si+4HF = SiF4 + 2 H2Si+2NaOH+H2O = NaSiO3+ 2H2,常温下,加热时,4、制法,SiO2 + 2C = Si + 2CO,高温,硅单质,5.用途,晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材
3、料,硅太阳能电池,电脑的中央处理器（CPU）,硅的用途非常广泛，可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制太阳能电池，制铝合金、铁合金等多种合金。,硅芯片,Si,晶体结构,晶体硅、无定形,空间构型：正四面体,物理性质,色：金属光泽,态：灰黑色固体,熔点：高（1410） 硬度：大 质脆,化学性质,常温下不活泼，与HCL、HSO、HNO都不反应常温下只能与、溶液反应,高温下可发生一些列反应iCSiCSiO2 SiO2Si2Cl2SiCl4,用途：半导体材料、光电池材料、信息技术材料,小结,二氧化硅(SiO2),二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。是一种坚硬难熔的固
4、体。,硅石,硅矿山,二、二氧化硅和硅酸,1.二氧化硅的存在,二、二氧化硅,石英,结晶的SiO2,石英,水晶,玛瑙,无色透明,具有彩色环带状或层状的,水晶,玛瑙,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,2.二氧化硅的结构.,SiO2原子晶体,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定,坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶于水，硬度比较大。,3.二氧化硅物理性质,二氧化硅的化学性质,活动与探究：二氧化硅化学性质稳定，能否与HCl、 H2S04、 HN03 、HF 发生反应？,结论：,SiO2 + 4HFSiF4 + 2H2O,快乐体验：试一试怎样能在玻璃上雕刻花
5、 纹。 （玻璃的主要成分是SiO2）,不与其他酸反应可以与氢氟酸反应，放出气体,设问：CO2和SiO2作为酸性氧化物能与哪些物质反应？,2、与碱反应,1、与碱性氧化物反应,SiO2 2NaOHNa2SiO3H2O,实验室盛放碱液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？,思考,3、SiO2与其他物质的反应,SiO2 Na2CO3 = Na2SiO3 CO2,SiO2 CaCO3=CaSiO3+CO2,SiO22C = Si+CO,高温,高温,高温,CO2+H2O=H2CO3,CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,CO2+Na2O=Na2CO3,CO2+CaO=CaCO3,不反应,SiO
6、2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,固 态,熔沸点低,气 态,熔沸点高、硬度大,SiO2 4HF=SiF4 2H2O,人工降雨，灭火等,装饰、石英坩埚、光纤等,二氧化碳和二氧化硅的物理化学性质及用途比较,二氧化硅的用途由于SiO2具有优良的物理化学性能加上SiO2在自然界的广泛存在，因此从古到今都被人类广泛地应用。,光学纤维胃镜,石 英 制 品,水晶,石英、玛瑙,二氧化硅用来制光导纤维,光导纤维就是比头发丝还细的、能传导光信号的玻璃丝。制造光导纤维的材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于通讯、传感、测量等，光纤通讯的优点就是通信容量大，一对光纤上可同时传送3万门电话。,1、实验室盛装NaO
7、H溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？,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。 SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,想一想,图 4-6 实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶,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?,动动脑筋,2、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,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。 SiO2 4HF =SiF4 2H2O,此反应常用于雕刻玻璃,不正确。因为二氧化硅只跟氢氟酸反应，不跟其它酸反应，而是属于酸性氧化物。,再见,
