高中化学 必修一
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
二氧化硅
(1)二氧化硅的存在
二氧化硅是自然界中沙子、石英的主要成分。结晶的二氧化硅叫石英，天然二氧化硅叫硅石。(2)二氧化硅的结构SiO2晶体的基本结构是以硅原子为中心，氧原子在4个顶角上的正四面体，而这些正四面体又通过顶角的氧原子相连接。SiO2晶体是由Si与O按1∶2的比例所组成的立体网状结构（如图）。
(3)二氧化硅的物理性质纯净的二氧化硅晶体是无色透明的。二氧化硅的网状结构决定了二氧化硅是坚硬、难熔的固体(硬度大、熔沸点高)，不溶于水。(4)二氧化硅的化学性质(通常很不活泼)二氧化硅是一种酸性氧化物，是硅酸的酸酐，在一定条件下能与强碱、碱性氧化物和某些盐反应，但不能与水反应。①具有酸性氧化物的性质
与强碱反应生成盐和水：SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O（盛装NaOH溶液的试剂瓶不用磨口玻璃塞，而用橡胶塞。）②与氢氟酸反应(特性)酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO2却能与氢氟酸发生反应，生成气态的四氟化硅。此反应用于刻蚀玻璃。因此盛装氢氟酸不能用玻璃瓶而要用塑料瓶。SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O③与盐反应
④弱氧化性二氧化硅中硅元素的化合价为＋4价，是硅元素的最高价，因此具有一定的氧化性，能被C、Mg等还原剂还原。(5)SiO2的用途①制作高性能通信器材和光导纤维。②制造电子工业中的重要部件、光学仪器、工艺品、眼镜片、精密仪器等。
二氧化硅和二氧化碳的比较
硅酸
(1)化学性质①弱酸性H2SiO3是一种很弱的酸，不能使酸碱指示剂变色，但能与强碱(如NaOH)反应：H2SiO3＋2NaOH=Na2SiO3＋2H2O。硅酸的酸性弱于碳酸，可通过强酸制弱酸原理得到证明。如：将CO2通入硅酸钠溶液中有沉淀生成。②不稳定性
(3)硅酸的用途新制备的H2SiO3逐渐聚合而形成胶体溶液——硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅酸干凝胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。
硅酸盐的存在
硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐是一类结构复杂的固态物质，在自然界中分布极广，是构成地壳岩石的主要成分，自然界中存在各种天然硅酸盐矿物，大多不溶于水，化学性质稳定。
最简单的硅酸盐——硅酸钠(Na2SiO3)
(1)物理性质硅酸钠可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，具有很强的黏合性。(2)化学性质①与比硅酸酸性强的一些酸反应，生成难溶于水的硅酸。Na2SiO3＋2HCl=H2SiO3(胶体)＋2NaClNa2SiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3(胶体)＋Na2CO3②不能燃烧，不易腐蚀，热稳定性良好。(3)用途硅酸钠常用于制备硅胶，木材防火剂，作肥皂填料、黏合剂等。
硅酸盐的表示方法
(1)盐化学式法：一般用于表示简单的硅酸盐。如硅酸钠：Na2SiO3，硅酸钙：CaSiO3等。(2)氧化物法：用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成。一般用于表示复杂的硅酸盐。如高岭土：Al2(Si2O5)(OH)4表示为Al2O3·2SiO2·2H2O。①氧化物的排列顺序为：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水；氧化物之间以“·”隔开。
重要的无机非金属材料
传统的无机非金属材料
新型无机非金属材料
硅在地壳中的存在
硅在地壳中的含量仅次于氧，居第二位，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在，自然界中无游离态的硅。单质硅通常以晶体硅和无定形硅两种形式存在。自然界中，硅元素分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。
硅原子的结构
硅原子的原子最外层电子数与碳相同，因此两者具有相似的化学性质。其原子既不易失电子，也不易得电子。所以化学性质不活泼，主要形成四价化合物。碳是构成有机物的主要元素，硅是构成岩石和许多矿物的主要元素。
硅单质的物理性质
硅的化学性质
(1)稳定性：常温下硅的化学性质不活泼，除氟气(F2)、氢氟酸(HF)和强碱外，硅与其他物质，如O2、Cl2、H2SO4、HNO3等，均不反应。Si＋2F2=SiF4Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑
(2)还原性：在加热或高温条件下，硅能与某些非金属单质发生反应。
硅的工业制法
硅的用途
依据其半导体性质及丰富的来源，硅成为信息技术的关键材料(半导体材料中硅占了95%以上)。半导体晶体管和硅芯片的发展应用，促进了信息技术革命，硅是人类将太阳能转换为电能的常用材料，如高纯硅可以制成光电池(将光能直接转换为电能)，可以用作计算器、人造卫星、登月车、火星探测器、太阳能电动汽车等的动力设备，是极有发展前景的新型能源材料。
每日一个知识点
目录
高中化学必修一
一.从实验学化学
1.化学实验基本方法
2. 化学计量在实验中的应用
二.化学物质及其变化
1. 物质的分类
2. 离子反应
3.氧化还原反应
三. 金属及其化合物
1.金属的化学性质
2.几种重要的金属化合物
3. 用途广泛的金属材料
四. 非金属及其化合物
1.无机非金属材料的主角---硅
2. 富集在海水中的元素---氯
3. 硫和氮的氧化物
4. 硫酸、硝酸和氨
未完待续
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