非金属及其化合物 讲义

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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——硅知识概要：一、二氧化硅和硅酸1.硅在自然界中的存在：（1）含量：在地壳中，硅的含量在所有元素中局第二位，仅次于氧。（2）存在形式：自然界中无游离态的硅。硅是一种亲氧元素，自然界中以SiO2和硅酸盐的形式存在。（3）硅原子结构特点：最外层4个电子。2.二氧化硅硅石：天然二氧化硅（1）存在：石英：结晶二氧化硅水晶：无色透明的晶体玛瑙：具有彩色环带状或层状沙子：含有小粒的石英晶体（2）SiO2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。SiO2的网状结构决定了SiO2是不

2、溶于水的固体，熔沸点高，硬度大，且化学性质稳定。（这里充分体现了物质结构决定性质的思想）（3）化学性质：①与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O（氢氟酸可雕刻玻璃）补充：SiO2是酸性氧化物；SiO2很稳定，除氢氟酸外一般不与其他酸反应。高温②与碱性氧化物反应SiO2+CaO==CaSiO3③与强碱反应SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O(盛碱的试剂瓶用橡皮塞不能用玻璃塞)高温④与焦炭反应SiO2+2C===Si+2CO（4）用途：①信息高速公路的骨架——石英光导纤维②石英坩埚、石英玻璃、石英钟表等③电子工业的重要部件、光学仪器④工

3、艺饰品3.硅酸（1）物理性质：硅酸是一种白色固体，在水中溶解度很小（2）化学性质：硅酸是一种很弱的酸（比碳酸还弱）具有酸的通性，硅酸加热△H2SiO3===SiO2+H2O（3）制法：硅酸一般由可溶性硅酸盐与其他酸反应制得。如Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（胶体）Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3（胶体）它们都符合强酸制弱酸13（4）硅胶的用途——干燥剂①由Na2SiO3制得H2SiO3。②生成的H2SiO3逐渐聚合成胶体溶液。③H2SiO3浓度较大时，形成透明的、胶冻状——硅酸凝胶。④硅酸凝胶干燥脱水后形成—

4、—“硅胶”。硅胶是多孔状，吸附水分能力强，常用作干燥剂，也可作催化剂的载体。二、硅酸盐1.硅酸盐及其产品（1）概念：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。（2）硅酸钠（Na2SiO3）：溶于水，其水溶液俗称水玻璃，可用作肥皂填料、防火剂及黏胶剂等。（3）硅酸盐的化学性质：①硅酸盐有很强的热稳定性，即能耐高温。②硅酸盐易跟酸发生反应Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3（胶体）SiO32ˉ+CO2+H2O=CO32ˉ+H2SiO3（胶体）Na2SiO3+2CO2+2H2O=2NaHCO3+H2SiO3（胶体）SiO32ˉ+2CO2+

5、2H2O=2HCO3ˉ+H2SiO3（胶体）Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（胶体）SiO32ˉ+2HCl=2Clˉ+H2SiO3（胶体）补充说明：①盛Na2SiO3的试剂瓶应密封，否则吸收空气中CO2和H2O会变质；②盛Na2SiO3的试剂瓶不能用玻璃塞，因为本身是一种玻璃粘胶剂；③SiO32ˉ与H+不能大量共存。（4）硅酸钠的耐热性：Na2SiO3能耐高温，不能燃烧。（5）硅酸盐的产品人类创造出的三大传统硅酸盐产品有陶瓷、玻璃、水泥。三种常见的硅酸盐产品硅酸盐产品主要原料主要设备水泥黏土、石灰水水泥回转窑玻璃纯碱、石灰水、石英玻璃窑

6、陶瓷黏土——2.新型陶瓷品种主要性能主要用途高温结构陶瓷耐高温耐高温材料，洲际导弹的弹头，火箭发动机的尾管，汽车发动机，喷气发动机压电陶瓷实现机械能与电能的相互转化电波滤波器，通话器，声呐探伤器，点火器透明陶瓷（1）优异的光学性能（2）耐高温（3）绝缘性好制高亚纳灯的灯管，防弹“玻璃”13超导陶瓷超导性超导材料三、硅单质1.存在形式：硅以晶体硅和无定形硅两种形式存在。2.晶体硅的结构：硅原子与硅原子互相连接成空间网状结构。与金刚石的结构相似。3.物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体、熔点、沸点很高，硬度大。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间

7、，是良好的半导体材料。4.硅的用途：依据其半导体性质及丰富的来源，硅成为信息技术的关键材料

8、（半导体材料中硅占95%以上）。半导体晶体管和硅芯片的发展应用，促进了信息技术革命，硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料，如高纯硅可以制成光电池（将光能直接转换为电能），可以用作计算器、人造卫星、登月车、火星探测器、太阳能电动汽车等的动力设备，是极有发展景的新型能源材料。四、硅酸盐的表示方法硅酸盐由于组成比较复杂，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成，改写时的规律为：书写形式：（1）氧化物的排列顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物（2）二氧化硅→水（3）氧

9、化物之间以“·”隔开化学计量数：（1）配置原则：各元素原子总个数比符合原来的组成