高一化学5硅与硅酸盐

硅与硅酸盐一、硅(1)、硅在自然界中的含量：硅在地壳中的含量居第二位(含量第一位的为氧元素)。(2)硅在自然界中的存在形式：自然界中无单质硅，硅元素全部以化合态存在，如二氧化硅、硅酸盐等．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。(3)单质硅的物理性质：单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。其熔点、沸点很高，硬度很大(晶体硅的结构类似于金刚石)。晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料（硅太阳能电池，电脑的中央处理器（CPU））(4)单质硅的化学性质：①在常温下，硅的化学性质不活泼，不与O2、Cl2、H2SO4、HNO3等发生反应，但能与F2、HF和强碱反应。例如：Si+2NaOH+H2O＝Na2SiO3+2H2↑②在加热时，研细的硅能在氧气中燃烧：Si+O2SiO2(5)用途：①硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可制成太阳能电池。②利用硅的合金，可用来制造变压器铁芯和耐酸设备等。(6)工业制法．二、二氧化硅(1)二氧化硅在自然界中的存在：天然二氧化硅叫硅石。石英的主要成分为二氧化硅晶体，透明的石英晶体叫做水晶，含有有色杂质的石英晶体叫做玛瑙。二氧化硅是一种硬度很大、熔点很高的固体。(2)化学性质：①是酸性氧化物具有酸性氧化物的通性，与碱及碱性氧化物反应SiO2+2NaOH(水溶液中或熔融态)＝Na2SiO3+H2OSiO2+CaOCaSiO3注意a．由于SiO2与强碱溶液反应生成了粘性很强的Na2SiO3溶液，因此盛放碱性的试剂瓶不能用玻璃塞，以防止瓶塞和瓶子粘在一起．Na2SiO3俗称“泡花碱”，易溶于水，其水溶液俗名“水玻璃”，是一种矿物胶，可做黏合剂。b．SiO2不溶于水，也不与水反应．因此，不能通过SiO2与H2O反应的方法来制取其对应的水化物——硅酸(H2SiO3)．制取H2SiO3的方法如下：Na2SiO3+2HCl＝2NaCl+H2SiO3↓或Na2SiO3+CO2+H2O＝Na2CO3+H2SiO3↓硅酸(H2SiO3)不溶于水，其酸性比H2CO3还弱。②在高温下与碳酸盐的反应（弱酸制强酸）SiO2+Na2CO3=高温=CO2+Na2SiO3SiO2+CaCO3=高温=CO2+CaSiO3③不与酸反应（除氢氟酸以外）4HF+SiO2＝SiF4+2H2OSiO2是玻璃的主要成分，因此盛氢氟酸的试剂瓶不能用玻璃容器（可用塑料瓶）。玻璃花雕刻工艺。④弱氧化性SiO2+2C=高温==Si+2CO(3)用途：①二氧化硅是制造高性能通讯材料——光导纤维的重要原料。②石英用来制造石英电子表、石英钟。较纯净的石英用来制造石英玻璃，石英玻璃常用来制造耐高温的化学仪器。③水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品和眼镜片等。④玛瑙用于制造精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品。三、硅酸盐(1)自然界中硅酸盐的存在：硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，自然界中存在的各种天然硅酸盐约占地壳质量的5％。粘土的主要成分是硅酸盐。粘土是制造陶瓷器的主要原料。(2)用氧化物的形式来表示硅酸盐的方法：①先将硅酸盐中所含的各元素用氧化物形式表示；②将各种氧化物按下列顺序进行排列，各氧化物之间用“·”开。例如：金属氧化物(有多种金属氧化物时按金属活动顺序表排列)→SiO2→H2ONa2SiO3：Na2O·SiO2A12(Si2O5)(OH)4：A12O3·2SiO2·2H2O2．硅酸盐工业[硅酸盐工业]以含硅物质为原料经加热而制成硅酸盐产品的工业，叫做硅酸盐工业。如制造水泥、玻璃、陶瓷等的工业都属于硅酸盐工业。[水泥、玻璃、陶瓷的比较]水泥玻璃陶瓷生产原料粘土、石灰石、石膏纯碱、石灰石、石英(过量)粘土生产设备水泥回转窑玻璃窑生产原理将原料磨细，混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，并研成细粉Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑烧制前在坯体上涂彩釉主要成分硅酸三钙(3CaO·SiO2)硅酸二钙(2CaO·SiO2)铝酸三钙(3CaO·A12O3)Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2或Na2O·CaO·6SiO2）重要性质具有水硬性，跟水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬无固定熔点，在一定温度范围内逐渐熔化（玻璃态物质）具有抗氧性，耐高温，绝缘，易成形种类矿渣硅酸盐水泥、沸石有色玻璃：(加入Co2O3后土器、陶岩水泥的玻璃呈蓝色，加入Cu2O后的玻璃呈红色．普通玻璃呈淡绿色是因为原料中混有Fe2+)、石英玻璃、光学玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃器、炻器、瓷器3．新型无机非金属材料[新型无机非金属材料]最初的无机非金属材料主要是指硅酸盐材料，所以，硅酸盐材料也称为传统无机非金属材料．随着科学和生产技术的发展，以及人们生活的需要，一些具有特殊结构、特殊功能的新材料被相继研制出来，如半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等，这些材料称为新型无机非金属材料．新型无机非金属材料的特性主要有：①能承受高温，强度大；②具有电学特性；③具有光学特性；④具有生物功能．[高温结构陶瓷和光导纤维]高温结构陶瓷光导纤维(光纤)氧化铝陶瓷(人造刚玉)氮化硅陶瓷性能①高熔点；②高硬度；③可制成透明陶瓷；④无毒、不溶于水，强度高；⑤对人体有较好的适应性①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温时也抗氧化；③抗冷热冲击而不碎裂；④耐高温且不易传热；⑤本身具有润滑性传导光能力很强，能同时传输大量信息；抗干扰性能好，不发生电磁辐射；通讯质量高，能防止窃听；质量小且细，不怕腐蚀，铺设方便主要用途用作高级耐火材料；制造刚玉球磨机；制作高压钠灯的灯管人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件；制造柴油机用作长途通讯的干线；用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等；用于能量传输和信息传输