1、,第四章 非金属及其化合物,Si,Cl,S,N,Super gao,1.在一发现的100多种元素中，除稀有气体外，非金属元素只有10几种，位于周期表右上部。2.地壳中含量最多的元素氧和硅，空气中含量最多的元素氮和氧。3.人类活动所产生的影响大气质量的气态氢化物主要是非金属氧化物，如SO2、 NO2 、CO等。4.人体必需的食用盐-氯化钠中含有氯元素。5.本章重点讨论的非金属元素-硅、氯、硫、氮及其化合物,引言,第一节 无机非金属材料的主角 硅,第一课时,Super gao,硅元素(silicon)在地壳中的含量,氧48.6%,硅26.3%,铝7.73%,铁4.75%,钙3.45%,钠2.74%
2、,钾2.47%,镁2.00%,氢0.16%,其他1.20%,硅26.3%,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、约占地壳总量的90%以上。,1、存在：没有游离态，只有化合态2、分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。,一、硅单质,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）,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？,3、原子结构,4.物理性质,结构类似金刚石，为硬而脆的灰黑色固体, 熔点高,硬度大。,5.用途,晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料
3、,硅是信息技术的关键材料,硅太阳能电池,利用硅的半导体性能，制成光电池 ，将光能转化为电能。,6、硅的工业制法 ：,粗硅：,纯硅：,太阳能电池,电脑的中央处理器（CPU）,硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔记本一样大小了。,大规模集成电路,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,在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称之为“硅谷”，它是现代电子工业和计算机发展的基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常重要作用。以硅为基础而制成的晶体管是计算机的心脏。,硅在电子工业中重要作用,二氧化硅(SiO2),二氧化硅
4、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体。,硅石,硅矿山,1.二氧化硅的存在,二、二氧化硅,水晶,晶体二氧化硅,玛 瑙,玛瑙,红宝石是指颜色呈红色的刚玉，它是刚玉的一种，主要成分是氧化铝(Al2O3)，红色来自铬(Cr)，主要为Cr2O3，含量一般0.13%，最高者达4%。自然没有铬的宝石是蓝宝石。天然红宝石大多来自亚洲（缅甸、泰国、斯里兰卡、中国新疆、中国云南等），非洲，大洋洲（澳大利亚），以及美洲（美国的蒙大拿州和南卡罗莱那州）。天然红宝石非常稀少，因此很珍贵，但是合成红宝石并非太难，所以工业用红宝石都是合成的，1999年，中国山东省昌乐县发现一颗红、蓝宝石连生体
5、，重量67.5克拉，被称为“鸳鸯宝石”，称得上是世界罕见的奇迹。2012年在新疆和田地区墨玉县卡拉喀什河河床中发现数枚红宝石矿最大的有32.7克拉。,世界最大的红宝石：卡门露西亚,红宝石是指颜色呈红色的刚玉，它是刚玉的一种，主要成分是氧化铝(Al2O3)，红色来自铬(Cr)，主要为Cr2O3，含量一般0.13%，最高者达4%。自然没有铬的宝石是蓝宝石。天然红宝石大多来自亚洲（缅甸、泰国、斯里兰卡、中国新疆、中国云南等），非洲，大洋洲（澳大利亚），以及美洲（美国的蒙大拿州和南卡罗莱那州）。天然红宝石非常稀少，因此很珍贵，但是合成红宝石并非太难，所以工业用红宝石都是合成的，1999年，中国山东省昌
6、乐县发现一颗红、蓝宝石连生体，重量67.5克拉，被称为“鸳鸯宝石”，称得上是世界罕见的奇迹。2012年在新疆和田地区墨玉县卡拉喀什河河床中发现数枚红宝石矿最大的有32.7克拉。,世界最大的红宝石：卡门露西亚,无定形二氧化硅,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,科学视野,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,二氧化硅物理性质,问题：二氧化硅有哪些物性？化学性质稳定吗？依据是什么？这些性质由和决定？ 坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶于水，硬度比较大。化学性质很不活泼。,3.,思考交流,问题：实验室盛装NaOH
7、溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。,4. 二氧化硅化学性质,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,（1）酸性氧化物,离子反应：SiO2 + 2OH =SiO3 2-+ H2O,特殊性：不能与水反应,（2）不与酸反应（除氢氟酸以外）,SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？,高温,高温,高温,5、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
8、 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。,三. 硅酸 (H2SiO3),76实验观察现象并填写下表,滴入酚酞溶液显红色，再滴入盐酸红色消失，并有透明胶状物质生成,Na2SiO3溶液呈碱性，与酸反应生成了H2SiO3,Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl,1、制备:,可溶性硅酸盐（如Na2SiO3）与酸反应,（1）硅酸的制备,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3（2）硅
9、酸的性质物理性质:白色,胶状,不溶于水的物化学性质:弱酸性酸性比碳酸弱. H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3不稳定性,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,（3）用途：可作干燥剂和催化剂的载体,四、硅酸盐,硅酸盐结构复杂的固态化合物，一般都不溶于水。,1.含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称 。,2.硅酸盐的表示方法：,化学式法：,硅酸钠：Na2SiO3,硅酸钙：CaSiO3,氧化物法：,硅酸钠：Na2O SiO2,硅酸钙： CaO SiO2,高岭石：Al2O3 2SiO2 2H2O,石棉：CaO 3MgO 4SiO2,沸
10、石：Na2 O Al2O3 3SiO2 2H2O,云母： K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O,长石：K2O Al2O3 6SiO2,水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2,玻璃：Na2 O CaO 6SiO2,粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O,t,最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3），其水溶液俗称为水玻璃，硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，可用作肥皂填料、木材防火剂等 。,3.硅酸钠（Na2SiO3）,关于硅酸盐说明：,1.除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水,2.硅酸钠是常见的可溶性硅酸盐之一，俗称泡花碱；它的水溶液俗称水玻璃，是一种粘合剂；,硅酸和二氧化硅的制备：,水玻璃可保存玻璃瓶中,但不能使用玻璃塞,要用橡胶塞,较强酸和可溶性硅酸盐反应制硅酸,五、硅酸盐工业,
