一、矽單質

1．矽的含量、存在及結構

（1）含量：地殼中，矽的含量在所有的元素中居第二位(質量分數為26.3%)，僅次于氧。

（2）存在形态：自然界中無遊離态的矽。矽的化合物幾乎全部是二氧化矽和矽酸鹽，它廣泛地存在于地殼的各種礦物和岩石中。矽是構成礦物和岩石的主要元素。

（3）結構：矽位于元素周期表中第三周期第ⅣA族，碳的下方，最外層有4個電子，原子結構為

所以矽原子既不易得電子，也不易失電子。

（4）矽單質的分類：單質矽有晶體和無定形兩種。

2．晶體矽的物理性質和結構

(1)物理性質：晶體矽是灰黑色、有金屬光澤的固體，熔點高(1410 ℃)、硬度大，有脆性，是良好的半導體材料。

(2)結構：與金剛石相似。

3．矽的化學性質

(1)常溫時，矽的化學性質不活潑，不能與硫酸、硝酸等反應，但能跟F2反應：

(2) 非金屬單質一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：

(3) 非金屬單質跟堿作用一般無H2放出，但Si能跟強堿溶液作用放出H2：

(4) 還原性

4．矽的工業制取

工業上用碳在高溫下還原SiO2的方法制得含有少量雜質的粗矽，經過提純後可以得到高純矽，其主要反應的化學方程式為

5．矽的用途

(1)半導體材料，如矽芯片等。

(2)新型電池，如光電池等。

二、二氧化矽

1．存在形态：

二氧化矽的存在形态有結晶形和無定形兩大類。石英晶體是結晶的二氧化矽，具有不同的晶形和色彩，其中無色透明的晶體就是瑪瑙。

2．結構：二氧化矽晶體中矽原子和氧原子按1∶2的個數比組成立體網狀結構。

3．物理性質： 熔點高、硬度大、難溶于水。

4．化學性質：二氧化矽的化學性質很不活潑，常見的反應如下：

（1）與酸反應

用途：刻蝕玻璃

①在玻璃表面塗上一層石蠟

②在石蠟上雕刻出花紋，向挖空部分加少量氫氟酸

③洗掉酸并去掉石蠟

注意：氫氟酸不能用玻璃瓶盛裝，而盛在塑料瓶。

（2）與燒堿反應

【思考】為什麼實驗室中盛放堿液的試劑瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞(玻璃中含有SiO2)?

（3）與CaO反應

（4）與碳酸鹽反應

5．CO2和SiO2的性質比較

CO2和SiO2都屬于酸性氧化物，化學性質有一定的相似性，但在物理性質和某些化學性質方面卻有很大的差異。

6．用途：

(1)制備光導纖維

(2)制備石英表、石英鐘

(3)制造電子工業中的重要部件、光學儀器、工藝品、眼鏡片、精密儀器等。

三、矽酸

1、矽酸簡介：

(1)化學式：H2SiO3

(2)俗稱：矽酸幹凝膠俗稱矽膠

(3)矽酸與強堿反應

(4)目前被确認的有正矽酸(原矽酸)H4SiO4(x=1，y=2)、偏矽酸H2SiO3(x=1,y=1)、二矽酸H2Si2O5(x=2，y=1)、焦矽酸H6Si2O7(x=2，y=3)。矽酸組成複雜，随條件而異。一般用通式xSiO2·yH2O表示，由于“H2SiO3”分子式最簡單，習慣采用H2SiO3作為矽酸的代表。矽酸在水中溶解度較小，呈弱酸性。

(5)保存：密封保存

2、矽酸的物理性質和化學性質

(1)物理性質：不溶于水的白色沉澱，原矽酸(H4SiO4)是白色膠狀沉澱

(2)化學性質：

(3)矽酸的制取

SiO2對應的水化物是矽酸(H2SiO3)，可通過可溶性矽酸鹽與其他酸反應而制得。矽酸的酸性很弱，甚至比H2CO3還要弱，所以将CO2通入Na2SiO3溶液中可以得到矽酸，也可用鹽酸與Na2SiO3溶液反應生成H2SiO3，反應的方程式如下：

所生成的H2SiO3能形成膠體溶液，濃度大時形成軟而透明的、膠凍狀的矽酸凝膠，經脫水幹燥形成矽膠。矽膠疏松多孔，吸附水分能力強，常用做幹燥劑和催化劑的載體。

3、矽酸的用途

用作氣體的吸附劑，油脂和蠟等的脫色劑，催化劑載體，以及分析化學試劑等。

矽膠:剛制得的矽酸是單個小分子，能溶于水，在存放過程中，它會逐漸失水聚合，形成各種多矽酸，接着就形成不溶于水，但又暫不從水中沉澱出來的“矽溶膠”。如果向矽溶膠中加入電解質，則它會失水轉為“矽凝膠”。把矽凝膠烘幹可得到“矽膠”。烘幹的矽膠是一種多孔性物質，具有良好的吸水性。而且吸水後還能烘幹重複使用，所以常用矽膠作實驗室和袋裝食品、瓶裝藥品等的幹燥劑。

四、矽酸鹽

1、矽酸鹽的概念和性質

(1)概念：由矽、氧和金屬組成的化合物的總稱。

(2)性質：是一類結構複雜的固态物質，大多難溶于水，化學性質很穩定。

2、矽酸鈉

(1)溶解性：可溶于水，水溶液俗稱水玻璃，呈堿性。

(2)矽酸鈉化學性質：

①與酸反應

②不能燃燒，不易被腐蝕，熱穩定性好。

(3)用途：制備矽膠和木材防火劑。

3．常見矽酸鹽産品

陶瓷、玻璃、水泥是使用量最大的傳統無機非金屬材料。

（1）玻璃

原料：純堿、石灰石和石英

設備：玻璃熔爐

（2）水泥是一種非常重要的建築材料。

原料：黏土、石灰石

設備：水泥回轉窯

（3）陶瓷(china)：人類應用最早的矽酸鹽材料。

原料：黏土

陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優點，因此，陶瓷制品一直為人們所喜愛。

4、新型無機非金屬材料

新型陶瓷

（1）高溫結構陶瓷：氮化矽Si3N4

碳化矽SiC，俗名金剛砂

（2）生物陶瓷：Al2O3、ZrO2

（3）壓電陶瓷：钛酸鋇BaTiO3、钛酸鉛PbTiO3

特征：

（1）耐高溫、強度高；

（2）具有電學性質；

（3）具有光學性質；

（4）具有生物功能。

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