无机非金属材料的主角——硅（必修1）.docVIP

无机非金属材料的主角——硅 一、硅及其化合物之间的相互转化关系 二、CO2和SiO2 物 质二氧化硅二氧化碳化学式SiO2CO2晶体类型原子晶体分子晶体物理性质硬度大、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 化 学 性 质①与水反应不反应CO2 + H2O H2CO3②与酸反应SiO2 + 4HF = SiF4↑+ 2H2O不反应③与碱反应盛碱液的试剂瓶用橡皮塞 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O（反应条件：高温）CO2（少量）+ 2NaOH = Na2CO3 + H2O CO2（过量）+ NaOH = 2NaHCO3④与盐反应SiO2 + Na2CO3 ＝Na2SiO3 + CO2↑（反应条件：高温） SiO2 + CaCO3 ＝ CaSiO3 + CO2↑（反应条件：高温）Ca(ClO)2 + CO2 + H2O = CaCO3↓ + 2HClO CO2 + Na2CO3 + H2O = 2NaHCO3⑤与碱性氧化物反应SiO2 + CaO ＝ CaSiO3 （反应条件：高温）CO2 + Na2O ＝ Na2CO3三、硅、硅酸及硅酸盐: 1.硅：单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅为原子晶体，灰黑色、有金属光泽、硬度大而脆、熔沸点高。导电性介于导体和绝缘体之间，是常用的半导体材料。 化学性质：①常温Si + 2F2 = SiF4 ； Si + 4HF = SiF4 + 2H2 ； Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑ 高温 高温 △ △ ②加热：Si + O2 ＝ SiO2； Si + 2Cl2 ＝ SiCl4 ；Si + 2H2 ＝ SiH4 。自然界中无游离态 的硅，工业上用焦炭在电炉中还原二氧化硅制取粗硅：SiO2 + 2C ＝ Si + 2CO↑ 2.硅酸（H2SiO3或原硅酸H4SiO4）：难溶于水的弱酸，酸性比碳酸还弱。 3.硅酸钠：溶于水，其水溶液俗称“水玻璃”，是一种矿物胶。盛水玻璃的试剂瓶要使用橡胶塞。能与酸性较强的酸反应：Na2SiO3 + 2HCl ＝ H2SiO3↓(白)+ 2NaCl；Na2SiO3 + CO2 + H2O ＝H2SiO3↓+ Na2CO3 四、水泥、玻璃和陶瓷等硅酸盐产品的主要化学成分、生产原料及其用途 硅酸盐材料是传统的无机非金属材料：玻璃、水泥、各种陶瓷等都是以黏土、石英和长石等为原料生产的硅酸盐制品，比较如下（表18—6） 硅酸盐产品水 泥玻 璃原 料石灰石、黏土高温 纯碱、石灰石、石英反应原理发生???杂的物理化学变化（不作要求）高温 SiO2 + Na2CO3 ＝Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 ＝ CaSiO3 + CO2↑主要设备水泥回转窑玻璃窑主要成分3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件高温高温陶瓷生产的一般过程：混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶瓷，随着现代科学技术的发展，一些具有特殊结构、特殊功能的新型无机非金属材料如高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷等相继被生产出来。