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第四章 非金属及其化合物

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. 硅的存在：. ⑴ 分布广：地壳中到处都是。 C 元素是构成有机物的主要元素， Si 元素是构成岩石和许多矿物的基本元素。 ⑵ 含量多：地壳中含量仅次于氧，为 26.3% ，居第 2 位。 ⑶ 化合态：自然界中硅全部都存在于化合物中，无游离态。硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。. +14. 4. 2. 8. 硅原子结构：. 硅原子的结构示意图为：. 和碳原子一样，其最外层有 4 个电子，其原子既不易失去电子 又不易得到电子，主要形成四价的化合物。.

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第四章 非金属及其化合物

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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

  2. 硅的存在： • ⑴ 分布广：地壳中到处都是。C元素是构成有机物的主要元素，Si元素是构成岩石和许多矿物的基本元素。 • ⑵ 含量多：地壳中含量仅次于氧，为26.3%，居第2位。 • ⑶ 化合态：自然界中硅全部都存在于化合物中，无游离态。硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。

  3. +14 4 2 8 硅原子结构： • 硅原子的结构示意图为： 和碳原子一样，其最外层有4个电子，其原子既不易失去电子 又不易得到电子，主要形成四价的化合物。

  4. 一．二氧化硅和硅酸1．二氧化硅（SiO2） • ⑴ ① 硅石：地球上天然存在的SiO2称为硅石，约占地壳质量的12%，有结晶形和无定形两种。

  5. ② 石英晶体：石英晶体是结晶的SiO2。包括水晶、玛瑙和砂石。 • 水晶：无色透明的石英晶体，几乎不含杂质。 玛瑙：具有彩色环带状或层次的石英晶体，含杂质较少。

  6. 砂石：沙子中含有小粒的石英晶体，含杂质较多。砂石：沙子中含有小粒的石英晶体，含杂质较多。 • ⑵ SiO2晶体的空间构型 • ① 每个硅原子周围结合4个O原子，形成1个正四面体。Si原子位于正四面体的中心，O原子位于正四面体的顶点上。同时每个Si原子又通过4个O原子再与另外4个Si原子结合，形成1个更大的正四面体，以此类推，无限向空间延伸，这样石英晶体中Si、O原子个数之比为1：2。

  7. ② 石英晶体中不存在单个的SiO2分子，所有Si、O原子连接在一起。SiO2只是石英晶体的化学式，不是分子式。 • ⑶ SiO2的用途 • 生产普通玻璃；生产石英玻璃；生产光导纤维。 P70思考与交流： SiO2的物理性质主要有：熔点高、硬度大，无色透明。 化学性质：稳定。 砂石有较大的硬度和较高的熔点；水晶是无色透明的；

  8. ⑷ SiO2的化学性质 SiO2是酸性氧化物，具有下列性质： • 不溶于水，也不与水反应。 • 与碱反应生成相应的盐和水：SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O • 反应生成的硅酸钠是一种胶，能粘合玻璃，所以盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞。 • （光滑的玻璃中SiO2不裸露，不与碱反应） • 与碱性氧化物反应：CaO+SiO2==CaSiO3 • 另SiO2还有一特性，能被氢氟酸腐蚀。 • SiO2 + 4HF == SiF4↑+2H2O

  9. 2．硅酸（H2SiO3） • ⑴ 主要性质 ① 物理性质：硅酸是难溶于水的酸 ② 化学性质： 弱酸：不能使指示剂变色 不稳定：受热易分解 H2SiO3 ==SiO2 + H2O 与碱发生中和反应： H2SiO3 +2NaOH == Na2SiO3 + 2H2O

  10. ⑵ 制取方法：用可溶性硅酸盐与其它酸反应 • Na2SiO3 + 2HCl == 2NaCl + H2SiO3↓ • Na2SiO3 + H2O+ CO2 == Na2CO3 + H2SiO3↓ • Na2SiO3 + 2H2O+ 2CO2 == 2NaHCO3 + H2SiO3↓ 其实质是用强酸制取弱酸 CaCO3 + 2HCl == CaCl2 + CO2↑+H2O

  11. ⑶ 硅胶 • 硅胶的主要成分为SiO2，是硅酸浓溶液——硅酸凝胶的胶水产物。其具有多孔结构，吸附水份能力强，常用作实验室、袋装食品、瓶装药品的干燥剂，也可用作催化剂的载体。 作业、教与学P87除7、11、13外都写

  12. 二．硅酸盐 1．Al3+能置换出Si4+： Al、Si在元素周期表中位置相邻，离子大小相近，Al3+常或多或少地置换出硅酸盐中的Si4+，形成铝硅酸盐（但要保持电荷守恒） 2．硅酸盐具有丰富性和复杂性 3．黏土的主要成分是硅酸盐： Al2O3·2SiO2·2H2O 4．土壤胶体带负电荷 ，能吸引NH4+等阳离子，而排斥NO3—等阴离子 5．常见硅酸盐产品：陶瓷、玻璃、水泥等

  13. 6．硅酸盐的氧化物表示法 • ⑴ 硅酸钠（Na2SiO3）：Na2O·SiO2 • ⑵ 石棉（CaMg3Si4O12）：CaO·3MgO·4SiO2 • ⑶ 长石（K2Al2Si6O16）：K2O·Al2O3·6SiO2 • ⑷ 普通玻璃（Na2CaSi6O14）：Na2O·CaO·6SiO2 • ⑸ 水泥：3CaO·SiO2 2CaO·SiO2 3CaO·Al2O 3 两点说明： 在硅酸盐的氧化物表示式中，氧化物的排列顺序是： 金属氧化物（活泼的在前）、SiO2、H2O ② 氧化物前面的计量数只对该氧化物起作用，对其它氧化物不起作用

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