5.3 无机非金属材料 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第三节 无机非金属材料 5.3.1 硅酸盐材料 第五章 化工生产中的重要非金属元素 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 学习目标 1、了解传统无机非金属材料的原料、成分、性能及其在生产中的应用。 2、掌握三大传统无机非金属材料，熟悉常见的新型无机非金属材料 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。同学们能例举出一些常见的无机非金属材料吗？ 思考 陶瓷 玻璃 水泥 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 一、硅酸盐材料 1、硅酸盐 (2)性质 硅酸盐性质稳定，硬度高、熔点高、多数难溶于水、耐腐蚀 (1)概念 由硅元素、氧元素和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (3)硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。(立体网状结构决定了硅酸盐具有优良的物理和化学性质) 硅红氧灰 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①化学式法：用于表示组成比较简单的硅酸盐 如硅酸钠：Na2SiO3 硅酸钙：CaSiO3 ②氧化物法：用于表示组成比较复杂的硅酸盐 a.先将硅酸盐中所含的各元素用氧化物形式表示； b.将各种氧化物按下列顺序进行排列，各氧化物之间用“· ”开。 各氧化物的排列顺序：活泼金属氧化物·较活泼金属氧化物·二氧化硅·水，但化学式前面的系数不能为分数 (4)硅酸盐表示方法 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 钙沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O： CaO ·Al2O3 ·3SiO2·3H2O 蛇纹石：H4Mg3Si2O9： 3MgO·2SiO2·2H2O 长石：KAlSi3O8： K2O·Al2O3·6SiO2 硅酸钠(Na2SiO3)： Na2O ·SiO2 镁橄榄石(Mg2SiO4)：2MgO·SiO2 高岭石(Al2Si2O5(OH)4)：Al2O3·2SiO2·2H2O      钾云母(KH2Al3Si3O12)：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【注意】 ①该方法不表示硅酸盐以简单氧化物形式存在。 ②系数配置出现分数时，应化为整数。 ③氧化物前面的系数只对该氧化物起作用，对其他氧化物不起作用。如：2MgO·SiO2表示2个MgO和1个SiO2，不能认为是2(MgO·SiO2)。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)物理性质 硅酸钠是一种钠盐，俗名泡花碱，白色固体，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃 ，是无色黏稠液体。 2、最简单的硅酸盐—Na2SiO3 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (3)用途 ①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂 SiO32－＋2H＋=H2SiO3↓(白色胶状沉淀) CO2(少量)＋SiO32－＋H2O=CO32－＋H2SiO3↓ 2CO2(过量)＋SiO32－＋2H2O=2HCO3－＋H2SiO3↓ (2)化学性质 ①具有很强的热稳定性，能耐高温，防火材料。 ②与酸反应：(强酸制弱酸) Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓ ③与CO2反应： Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓ Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)=H2SiO3↓＋2NaHCO3 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 陶瓷 玻璃 水泥 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 陶瓷 原料 应用 黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐) 建筑材料、绝缘材料、日常器皿、卫生洁 具等 反应条件 高温烧结 3、常见硅酸盐材料 特点 抗氧化、耐酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 玻璃 原料 工业设备 纯碱、石灰石和石英砂(Na2CO3、CaCO3、SiO2) 玻璃窑 高温 SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 =CaSiO3 + CO2↑ 高温 反应原理 应用 主要成分 Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2 特点 无固定熔点，在一定温度范围内软化，可加工成玻璃制品 建筑材料、光学仪器、各种器皿，还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 2、普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化而制得。你能写出发生反应的化学方程式吗? 高温 SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 =CaSiO3 + CO2↑ 高温 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【资料卡片】 生产中采用不同的原料和工艺，可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有铅的原料制造的光学玻璃，透光性好，折射率高，可以用来制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜；加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃，可用于实验室使用的玻璃仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 玻璃的种类 种类 特性 用途 石英玻璃 膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光 化学仪器，高压水银灯，紫外灯，光导纤维，压电晶体等 光学玻璃 透光性能好，有折光和色散性 眼镜片，照相机，显微镜，望远镜用凸凹透镜等光学仪器 玻璃纤维 耐腐蚀，不怕烧，不导电，不吸水，隔热，吸声，防蛀虫 太空飞行员的衣服，玻璃钢等 钢化玻璃 耐高温，耐腐蚀，强度大，质轻，抗震裂 运动器材，微波通讯器材，汽车，火车窗玻璃等 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 水泥 原料 工业设备 黏土和石灰石，石膏 (CaCO3、Al2O3·2SiO2·2H2O） 水泥回转窑 条件 高温煅烧，发生复杂的物理和化学变化 主要成分 用途 水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程。 石膏的作用 调节水泥硬化速率 硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 传统无机非金属材料—陶瓷、玻璃、水泥   陶瓷 玻璃 水泥 主要设备 水泥回转窑 玻璃窑 —— 主要原料 黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐） 纯碱、石灰石、石英砂（主要成分是SiO2） 黏土、石灰石 主要成分 Al2O3·2SiO2·2H2O Na2CO3、CaCO3、SiO2 硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等 反应原理 高温烧结而成 高温下发生复杂的物理和化学变化 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 建筑材料、光学仪器和各种器皿、制造玻璃纤维用于高强度复合材料等 制混凝土，大量用于建筑和水利工程 特点 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点，在某一温度范围内软化可加工成制品 具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的混合物(　　) (2)硅酸盐结构较为复杂，大多不溶于水，化学性质很稳定(　　) (3)硅氧四面体中，硅原子与氧原子都是以共价键结合(　　) (4)水泥与玻璃的共同原料是石灰石，水泥与陶瓷的共同原料是黏土(　) (5)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行(　　) (6)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化(　　) × √ √ √ √ √ 【练一练】 1、判断正误 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 2.下列关于硅酸盐材料的说法错误的是（ ） A.生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷 B.普通玻璃的主要成分是二氧化硅 C.陶瓷的主要原料是黏土 D.硅酸盐水泥以石灰石和黏土为主要原料 B 【练一练】 3.下列关于水玻璃的性质和用途的叙述中不正确的是（ ） A.这是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀 B.在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料 C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧 D.水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质 D 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 传统的硅酸盐材料有抗腐蚀、耐高温等优点，但是它的缺点也很明显，质脆、经不起热冲击，随着社会的快速发展，传统的硅酸盐材料的难以满足各个方面的需求 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 二、新型陶瓷 1、特点 新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 2、常见的新型陶瓷及特点 (1)碳化硅(SiC) 俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还耐高温，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等 (2)高温结构陶瓷 高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等 氮化硅陶瓷 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (3)压电陶瓷 压电陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化。可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 (4)透明陶瓷 透明陶瓷主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好。可用于高压钠灯、激光器和高温探测器等 (5)超导陶瓷 超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域 透明陶瓷 氧化铝陶瓷 二氧化锆 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 3、碳纳米材料 (1)碳纳米材料 碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景 富勒烯（C60）、碳纳米管、石墨烯 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (2)常见的碳纳米材料 结构特点 应用 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称 代表物C60开启碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 4、下列关于无机非金属材料的说法中正确的是(　　) A.传统无机非金属材料是指:光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B.新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点,但强度比较差 C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 【练一练】 C 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 5、硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。 (1)下列物质不属于硅酸盐的是________。 A.陶瓷 B.玻璃 C.水泥 D.生石灰 (2)SiO2是玻璃的主要成分之一,SiO2和CO2都属于酸性氧化物,性质相似,SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为______________________,工艺师常用____________ (填物质名称)来雕刻玻璃。 (3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明Na2SiO3可用作________。 (4)工业上常利用反应2C+SiO2 = Si+2CO↑制备硅单质,该反应中所含元素化合价升高的物质是______(填化学式,下同),氧化剂是________。 【练一练】 D SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 氢氟酸 防火剂 C SiO2 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 第三节 无机非金属材料 5.3.2 硅和二氧化硅 第五章 化工生产中的重要非金属元素 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 学习目标 1、掌握硅、二氧化硅的结构、性质及其在生产中的应用 2、辨析二氧化硅和二氧化碳性质的差异性 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、硅酸盐在自然界随处可见，自然界中却没有游离态的硅单质存在，这是为什么？ 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 一、硅 1、硅元素的存在 硅在地壳中的含量仅次于氧，为26.3%。硅位于周期表的第三周期，第ⅣA族，是一种亲氧元素，在自然界仅以化合态的形式存在，主要以硅酸盐(如：地壳中的大多数矿物)和氧化物(如：水晶、玛瑙)的形式存在 2、硅的物理性质 晶体硅是一种带有金属光泽的灰黑色固体，晶体硅熔点高、硬度大、有脆性，导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。 晶体Si的结构 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 3、硅的化学性质 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master Si 1、物质类别 2、元素化合价 3、特殊性 非金属 ①与非金属反应 ②与金属反应 ③与碱反应等 氧化性和还原性 ①作氧化剂 ②作还原剂 能与强碱反应生成氢气 第三周期 ⅣA族 SiH4←Si→H2SiO3 -4 0 +4 3、硅的化学性质 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 硅原子的最外层有4个电子，既不易失去电子，又不易得到电子，主要形成四价的化合物。 3、硅的化学性质 (1)常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应 ①与氟气反应：Si＋2F2=SiF4（无色、有毒、有刺激性臭味气体） ②与氢氟酸反应：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑ ③与NaOH溶液反应：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑ 【注意】 ①非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但Si能与HF反应。 ②中学阶段，硅是唯一能和强碱反应生成氢气的非金属单质 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (2)加热和高温时，能与O2、Cl2、C等反应 ①与O2反应：Si＋O2=SiO2 ②与Cl2反应：Si＋2Cl2 = SiCl4 ③与C反应：Si＋C = SiC ④与N2反应：3Si＋2N2 = Si3N4（氮化硅，新型陶瓷） Δ 高温 高温 高温 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 硅在自然界中以化合态存在，工业上常以二氧化硅为原料来制取单质硅 (1)单质硅常用二氧化硅来制取，主要分为两个阶段 ①用碳还原二氧化硅制备粗硅 SiO2＋2C=Si(粗)＋2CO↑ ②将粗硅先与氯气反应，其产物用氢气还原制备纯硅 Si(粗)＋2Cl2 = SiCl4， SiCl4＋2H2 = Si(纯)＋4HCl 高温 高温 高温 4、单质硅的制备 【注意】 ①粗硅制备时，要隔绝空气，在电炉中进行，且生成的是CO而不是CO2 ②粗硅中含碳等杂质，与氯气反应生成的SiCl4中也含有CCl4等杂质，经过分馏提纯SiCl4后，再用H2还原，得到高纯度的硅 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 制备原理 用焦炭还原石英砂，得到含少量杂质的粗硅，然后转化为三氯硅烷，再经氢气还原。 制备流程 反应方程式 ①用碳还原二氧化硅制备粗硅 SiO2＋2C = Si(粗)＋2CO↑ 1800~2000 ℃ ②提纯硅，在高温下让粗硅（Si）与氯化氢（HCl）反应，其产物在高温下被氢气（H2）还原而得到较纯的硅 Si(粗)＋3HCl=SiHCl3＋H2，SiHCl3＋H2=Si(纯)＋3HCl 300 ℃ 1100 ℃ (2)工业制备高纯硅的原理 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【注意】 若C过量会有副反应： SiO2+3C = SiC + 2CO ↑ 高温 碳化硅(俗名：金刚砂) 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及太阳能光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池；单质硅常用作半导体材料和合金材料 5、硅主要的用途 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)硅单质的特性 ①非金属单质一般不与非氧化性酸作用，但Si却能与氢氟酸作用：Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑ ②非金属单质一般不导电，但Si为半导体，有一定的导电能力 ③Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si： ④非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液反应放出H2：Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑ 【几点强调】 SiO2+2C = Si(粗硅)+2CO ↑ 高温 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (2)硅与NaOH溶液的反应本质 在硅与NaOH溶液的反应中，还原剂是硅，氧化剂是水，该反应可理解为分两步进行。 首先，硅与水反应生成H2SiO3和H2(实际上硅与水不反应)：Si＋3H2O=H2SiO3＋2H2↑； 然后，H2SiO3与NaOH反应：H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O。当标电子转移的方向和数目时，应表示为： 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 思考 2、能否用玻璃试剂瓶盛放氢氟酸?若不能，写出化学方程式，简述理由。 不能，玻璃中含有二氧化硅，能被氢氟酸腐蚀，发生的化学反应为:Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑ 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【练一练】 1、下列关于碳和硅的比较，正确的是(　　) A．它们的氧化物都能与水反应生成对应的酸 B．碳和硅的最高正价都是＋4价 C．硅元素在地壳中的含量占第二位，碳占第一位 D．碳和硅在自然界中的存在形式都是既有游离态也有化合态 2、下列关于硅的说法中，错误的是(　　) A．硅是非金属元素，它的晶体单质是灰黑色有金属光泽的固体 B．单质硅和金刚石结构相似，但比金刚石硬度小，熔点低 C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质反应 D．加热到一定温度时，硅能与氯气、氧气等非金属反应 B C 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、存在 SiO2广泛存在于自然界中，SiO2的存在形式有结晶形和无定形两大类，水晶、玛瑙的主要成分是结晶的二氧化硅，石英、水晶、玛瑙、沙子的主要成分是SiO2。 二、二氧化硅 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 无色透明 彩色环带或层状 结晶形(石英晶体) 无定形——硅藻土 水晶 玛瑙 硅石 水晶 玛瑙 2、物理性质 SiO2是不溶于水的固体，熔沸点高，硬度大，不导电 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master SiO2晶体的基本结构单元是硅氧四面体，每个Si原子周围结合4个O原子，每个O原子与2个Si原子相结合，许多以Si为中心，O在4个顶点的四面体通过顶点的O相连接而组成立体网状结构的晶体 ①二氧化硅晶体是原子晶体，是由硅原子和氧原子构成的 ②二氧化硅晶体中硅原子和氧原于的个数比为1:2 ③二氧化硅晶体中Si原子与Si—O键的比为1:4，即1mol SiO2晶体中约含4NA个Si—O共价键 SiO2的晶体结构 晶体Si的结构 硅和SiO2都是正四面体结构性质很稳定 没有SiO2 分子存在 3、二氧化硅的结构 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 4、硅的化学性质 SiO2 1、物质类别 2、元素化合价 3、特殊性 酸性氧化物 ①与水反应 ②与碱性氧化物反应 ③与碱反应等 氧化性 作氧化剂 能与酸反应 Si←SiO2 0 +4 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)具有酸性氧化物的通性：SiO2是酸性氧化物，是硅酸的酸酐，难溶于水，不与水反应 ①与碱性氧化物反应生成盐：SiO2 + CaO = CaSiO3 ②与强碱反应生成盐和水：SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O ③与某些盐的反应：SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2↑(高沸点制低沸点) 高温 高温 4、硅的化学性质 (2)SiO2的弱氧化性 SiO2＋2C = Si＋2CO↑ 高温 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (3)SiO2能与氢氟酸(HF)反应： SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O (用氢氟酸刻蚀玻璃) 用氢氟酸“刻”出的玻璃工艺品 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【几点强调】 ①盛装NaOH、Na2CO3等碱性溶液的玻璃试剂瓶应用橡皮塞或软木塞，而不能用磨口玻璃塞，盛装硅酸钠溶液的试剂瓶也不能用玻璃塞(硅酸钠是一种矿物胶，粘性大) ②氢氟酸可较快腐蚀玻璃，可用氢氟酸刻蚀玻璃，不能用玻璃瓶保存氢氟酸而应用塑料瓶 ③石英坩埚不能熔融氢氧化钠等碱性固体 ④SiO2是唯一一种既能与酸(氢氟酸)反应、又能与碱(NaOH等)反应的酸性氧化物, SiO2不属于两性氧化物。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 4、实验室盛NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞不用玻璃塞？ NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成 Na2SiO3，硅酸钠水溶液有粘性，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 不正确。 因为二氧化硅跟氢氟酸反应产物不是盐和水，所以不属于两性氧化物，但是属于酸性氧化物。 思考 5、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? 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)沙子是基本的建筑材料(2)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维(3)石英和玛瑙制作饰物和工艺品(4)实验室中使用石英坩埚(5)SiO2用于制备硅 (6)SiO2用于制造各种玻璃制品 5、二氧化硅的用途 光导纤维 石英钟表（耐磨） 比色皿（透光率高） 玛瑙饰物 耐高温的化学仪器 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 物质比较项目 二氧化硅(SiO2) 二氧化碳(CO2) 结构 立体网状结构，不存在单个分子 存在单个CO2分子 物理性质 硬度大，熔、沸点高，常温下为固体，不溶于水 熔、沸点低，常温下为气体，微溶于水 与水反应 不反应 CO2＋H2O=H2CO3 与酸反应 只与氢氟酸反应： SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O 不反应 与碱反应 SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O (盛碱液的试剂瓶用橡胶塞) CO2(少量)＋2NaOH=Na2CO3＋H2O CO2(过量)＋NaOH=NaHCO3 与盐反应 与Na2CO3反应： SiO2＋Na2CO3=Na2SiO3＋CO2↑ 与Na2SiO3反应：Na2SiO3＋H2O＋CO2(少量)=H2SiO3↓＋Na2CO3 Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)=H2SiO3↓＋2NaHCO3 与碱性氧化物反应 与CaO反应：SiO2＋CaO=CaSiO3 与Na2O反应：Na2O＋CO2=Na2CO3 氧化性 CO2＋C = 2CO 2C＋SiO2 = Si＋2CO↑ 用途 光导纤维、光学仪器、电子部件 制饮料、制碳酸盐 高温 高温 高温 高温 6、CO2和SiO2的比较 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 3、下列叙述正确的是（　　） A．CO2和SiO2都是酸性氧化物，所以两者物理性质相似 B．因为CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强 C．CO2和SiO2都能与碳反应，且都作氧化剂 D．SiO2既能和NaOH反应，又能和HF反应，所以二氧化硅属于两性氧化物 C 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 4、下列说法正确的是（　　） A．CO2与SiO2都能跟H2O反应生成相应的酸 B．SiO2与CO2都不能与酸反应 C．SiO2与CO2（干冰）都能够与氢氧化钠溶液反应 D．水晶的主要成分是SiC C 5、下列关于二氧化硅的叙述不正确的是 （　　） ①光导纤维主要成分是SiO2，故SiO2可以导电　②能跟强碱反应，但不能与水反应　③SiO2的熔、沸点较低　④既不是酸性氧化物，又不是碱性氧化物 A．②和③　B．①③④　C．②和④　D．只有④ B 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 感谢你的观看 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 第三节 无机非金属材料 5.3.3 硅酸 第五章 化工生产中的重要非金属元素 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 学习目标 1、掌握硅酸的性质及应用 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、我们可以将二氧化碳溶于水制取碳酸(CO2＋H2O＝H2CO3 )，但是因为SiO2不能与水反应，所以我们无法像制取二氧化碳那样制备H2SiO3(硅酸)。 那么我们又该怎样制备H2SiO3(硅酸)呢？ 而硅酸又是一种怎样的物质呢？ 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 一、硅酸 原硅酸 1、物理性质 不溶于水的白色胶状沉淀 (1)弱酸性：不溶于水[唯一不溶于水的酸]的二元弱酸(酸性比碳酸的酸性弱)，硅酸不能使紫色石蕊溶液变红色 (2)不稳定性：H2SiO3=SiO2＋H2O (3)与碱溶液反应：H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O Δ 2、物理性质 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master —实验室常用可溶性硅酸盐与酸反应制取硅酸(强酸制弱酸) 实验过程 在试管中加入3~5mL Na2SiO3溶液(饱和Na2SiO3溶液按1:2或1:3的体积比用水稀释)，滴入1-2滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象 实验操作 实验现象 溶液变为红色 溶液由红色变为无色，有白色胶状沉淀物生成 实验结论 Na2SiO3溶液呈碱性 硅酸为不溶于水的白色固体 化学方程式 Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3↓＋2NaCl 3、硅酸的制备 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 硅酸浓度小时可形成硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品的干燥剂和吸附剂，也可以用作催化剂的载体 4、用途 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 物质比较项目 H2CO3 H2SiO3 酸性 均为弱酸，且酸性：H2CO3>H2SiO3 水溶性 能溶于水 难溶于水 稳定性 常温下易分解生成CO2和H2O 受热易分解生成SiO2和H2O 制备 CO2＋H2O⇌H2CO3 Na2SiO3＋2HCl=2NaCl＋H2SiO3↓ 转化关系 Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓ Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)=H2SiO3↓＋2NaHCO3 5、H2CO3与H2SiO3性质的比较 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 思考 2、SiO2不溶于水，如何由SiO2制取H2SiO3? SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3↓＋2NaCl 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 3、为确认HCl、H2CO3、H2SiO3的酸性强弱，某学生设计了如图所示的装置，一次实验即可达到目的(不必选其他酸性物质)。请据此回答： 直接将A中产生的二氧化碳通入到C中的硅酸钠溶中，能否证明H2CO3强于H2SiO3？ (1)锥形瓶中装某可溶性正盐溶液，分液漏斗所盛试剂应为______________。 (2)装置B所盛的试剂是_____________， 其作用是________________________。 盐酸 饱和NaHCO3溶液 吸收挥发出的HCl气体 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)硅晶片是生产芯片的基础材料(　　) (2)生产光导纤维的原料是二氧化硅(　　) (3)二氧化硅是酸性氧化物，只能与碱反应，不能与酸反应(　　) (4)磨口玻璃塞试剂瓶不能盛放烧碱溶液，但能盛放氢氟酸(　　) (5)金刚砂和金刚石结构类似，互为同素异形体(　　) (6)富勒烯和石墨烯完全燃烧的产物都是二氧化碳(　　) √ √ × × × √ 6、判断正误 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 知识导图 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master $