第四章非金属及其化合物教师.doc

第四章 非金属及其化合物知识体系1 硅及其化合物1. 碳和硅的比较 碳 硅 位置、原子结构示意图 第2周期第ⅣA族 第3周期第ⅣA族 原子半径 相对较小 相对较大 成键特点 难以得失电子，主要靠共价键与其它原子结合 晶体硅的结构与金刚石的结构相似，具有正四面体型结构的原子晶体 物理性质 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。硅和锗是重要的半导体材料 化学性质 在高温和点燃下有强还原性 2C + O2 2CO C + O2 CO2 3C + Fe2O3 2Fe + 3CO↑ ①加热条件下，能跟一些非金属单质起反应。 Si + O2 SiO2 Si + 2H2 SiH4 ②常温下，不能强酸、强氧化性酸反应，只能与氟气、氢氟酸（HF）和烧碱等物质反应。 Si + 2F2 == SiF4 Si + 4HF==SiF4 +H2↑ Si + 2NaOH + H2O == Na2SiO3 + 2H2↑ 工业制法 SiO2 + 2C Si + 2CO↑ （焦炭在电炉中还原二氧化硅得到粗硅）粗硅提纯后，可以得到可用作半导体材料的高纯硅。 用途 作还原剂、吸附剂 ①作半导体材料晶体管、集成电路、硅整流器和太阳能电池等； ②制合金：含硅4%的钢具有良好的导磁性——变压器铁芯； 含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性——耐酸设备等。 . SiO2与CO2性质的对比： SiO2 酸性氧化物 CO2 酸性氧化物 结 构 空间网状 原子晶体 分子晶体 物 性 熔点高，硬度大 熔点低，硬度小 化 学 性 质 共性 与H2O反应 不反应，但仍是硅酸酸酐 生成H2CO3是碳酸酸酐 与碱反应 2NaOH+SiO2===Na2SiO3+H2O NaOH + CO2=== NaHCO3 2NaOH + CO2===Na2CO3+H2O（注意：NaOH与CO2的量不同，则产物不同） 与盐反应 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2↑ Na2CO3 + CO2 + H2O == 2NaHCO3 Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓ NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3↓+ NaHCO3 与碱性氧化物反应 SiO2 + CaO CaSiO3 CO2 + CaO == CaCO3 氧化-还原性 SiO2 + 2C Si + 2CO↑（工业制硅） C+ 2CO 特性.：与酸 反应 SiO2+4HF=SiF4+2H2O 常温溶于HF，所以，盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，应用塑料瓶。 不反应 用 途 ①水晶可用于电子工业的部件、光学仪器、工艺品 ②SiO2是制光导纤维的重要原料 ③较纯的石英用于制造石英玻璃 ④石英砂用于制玻璃的原料及建筑材料 . 硅酸和硅酸盐 1硅酸 ① 性质：不溶于水，酸性比碳酸弱。 ② 制备：NaSiO3 + CO2 + H2O == Na2CO3 + H2SiO3 (说明碳酸酸性比硅酸酸性要强) 2硅酸钠NaSiO3 俗名泡花碱，水溶液俗名水玻璃。 3硅酸盐及其工业 ① 性质特征：性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。 ② 主要原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）、石英（SiO2）和长石（钾长石（KalSi3O8）K2O·Al2O3·6SiO2或钠长石Na2O·Al2O3·6SiO2、高岭土[Al2Si2O5(OH)4] Al2O3·2SiO2·2H2O）。 ③ 主要制品：玻璃、水泥、陶瓷、砖瓦、水玻璃（Na2SiO3的水溶液）等。 ④ 水泥和玻璃的生产： 水泥 玻璃（普通） 原料 石灰石、粘土 纯碱、石灰石、石英 设备 水泥回转窑 玻璃熔炉 反应 复杂的物理化学变化 Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑ 主要成分 3CaO·SiO2 、2CaO· SiO2 3CaO·Al2O3 Na2O·CaO· 6SiO2 特性 水硬性 （加石膏调节硬化速度） 玻璃态物质（在一定温度范围内软化） 非晶体 注意：硅在地壳中的含量排第二位，仅次于氧元素。 [基础达标1] 1. 光纤通信是一种现代化的通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，即信息高速公路。光纤通信所使用的光缆，其主要部件为光导纤维。下列说法正确的是 ①制造光导纤维的主要原料是CaCO3；②制造光导纤维的主要原料是SiO2；③光导纤维传