第四章材料家族中的元素復(fù)習(xí)綱要

1、硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅硅有晶體硅和無定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。體。硅硅晶體硅的結(jié)構(gòu)類似晶體硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點和沸于金剛石，熔點和沸點都很高，硬度大。點都很高，硬度大。導(dǎo)電性導(dǎo)電性介于導(dǎo)體介于導(dǎo)體和絕緣體之間。和絕緣體之間。物理性質(zhì)物理性質(zhì) 碳與硅化學(xué)性質(zhì)比較碳與硅化學(xué)性質(zhì)比較 碳（碳（ C ） 硅（硅（Si）常溫下很穩(wěn)定，在高溫或點常溫下很穩(wěn)定，在高溫或點燃的條件下有較強還原性。燃的條件下有較強還原性。常溫下很穩(wěn)定不易與氫氣、氧常溫下很穩(wěn)定不易與氫氣、氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等物質(zhì)氣、氯氣、硫酸、硝酸等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，高

2、溫時也能發(fā)生反發(fā)生反應(yīng)，高溫時也能發(fā)生反應(yīng)。應(yīng)。C + O2 CO2C+CO2 2COC+CuO CO+CuC+H2O(氣) CO+H2C+2H2SO4(濃) CO2 +2SO2+2H2O *C+4HNO3(濃) CO2 +4NO2+2H2O2C+O2 2COSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3 +2H2 *Si+O2 = SiO2Si+2Cl2=SiCl4 *Si+4HF=SiF4+2H2*硅的工業(yè)制法與用途硅的工業(yè)制法與用途SiO2 +2C = Si + 2CO高溫高溫Si+2Cl2=SiCl4高溫高溫SiCl4+2H2=Si+4HCl高溫高溫（高純硅）（高純硅）制粗硅：制粗硅：提提

3、純：純：硅的用途：硅的用途：1）制造晶體管、集成電路；）制造晶體管、集成電路；2）制造硅整流器和太陽能電池等；）制造硅整流器和太陽能電池等；3）硅合金的用途也很廣。含硅）硅合金的用途也很廣。含硅4%的鋼具的鋼具有良好的導(dǎo)磁性，可用于制造變壓器鐵芯；有良好的導(dǎo)磁性，可用于制造變壓器鐵芯；4）含硅）含硅15%左右的鋼具有良好的耐酸性，左右的鋼具有良好的耐酸性，制造耐酸設(shè)備。制造耐酸設(shè)備。物理性質(zhì)：熔點高、硬度大、不溶于水、物理性質(zhì)：熔點高、硬度大、不溶于水、不導(dǎo)電的晶體不導(dǎo)電的晶體二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)：二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)：不活潑不活潑二氧化硅與二氧化碳的比較二氧化硅與二氧化碳的比較二氧化碳二氧化碳C

4、O2二氧化硅二氧化硅SiO2物質(zhì)分類物質(zhì)分類與堿性氧化與堿性氧化物反應(yīng)物反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿反應(yīng)與水反應(yīng)與水反應(yīng)與與HF反應(yīng)反應(yīng) 均屬于酸性氧化物均屬于酸性氧化物CO2 CaOCaCO3CaOSiO2 CaSiO3高溫CO2 2NaOH Na2CO3+H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3+H2OCO2 H2OH2CO3不反應(yīng)不反應(yīng)不反應(yīng)不反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4 +2H2OSiO2二氧化硅的用途二氧化硅的用途(1)水晶用于制造電子儀器的重要部件、水晶用于制造電子儀器的重要部件、光光學(xué)儀器、工藝品學(xué)儀器、工藝品(2)制造石英表，石英鐘制造石英表，石英鐘(3)制造光導(dǎo)纖維制造光導(dǎo)纖維(4

5、)制玻璃制玻璃l1、為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶用、為什么實驗室中盛放堿液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？寫出有關(guān)方程式。橡皮塞而不用玻璃塞？寫出有關(guān)方程式。l2、實驗室中保存氫氟酸時能否用玻璃儀、實驗室中保存氫氟酸時能否用玻璃儀器？器？SiO2 2NaOHNa2SiO3H2OSiO2+4HF=SiF4+2H2Ol因為因為堿液會跟玻璃塞中的堿液會跟玻璃塞中的SiO2反應(yīng)，生成反應(yīng)，生成的的硅酸鹽會把硅酸鹽會把試劑瓶和玻璃塞粘連在一起。試劑瓶和玻璃塞粘連在一起。光導(dǎo)纖維（常識性了解）光導(dǎo)纖維（常識性了解）光導(dǎo)纖維（二氧化硅）光導(dǎo)纖維（二氧化硅）主要特性主要特性抗干擾性能好，不發(fā)生輻射；抗干擾性能

6、好，不發(fā)生輻射；通訊質(zhì)量好；通訊質(zhì)量好；質(zhì)量輕、耐腐蝕質(zhì)量輕、耐腐蝕主要用途主要用途用于通訊外，還用于醫(yī)療、信息用于通訊外，還用于醫(yī)療、信息處理、遙測遙控等處理、遙測遙控等 硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多用二氧化硅和用二氧化硅和金屬氧化物的形式金屬氧化物的形式表示其組成表示其組成拆分原則拆分原則l要領(lǐng)：要領(lǐng)：兩邊原子個數(shù)守恒兩邊原子個數(shù)守恒，l格式：金屬氧化物、二氧化硅、水格式：金屬氧化物、二氧化硅、水l順序：金屬按活動順序表順序：金屬按活動順序表玻璃玻璃水泥水泥陶瓷陶瓷原料原料純堿、石灰石、純堿、石灰石、石英石英粘土、粘土、石灰石石灰石粘土粘土反應(yīng)反應(yīng)原理原理CaCO3+S

7、iO2 CaSiO3+CO2NaCO3+SiO2 Na2SiO3+CO2高溫下發(fā)生高溫下發(fā)生復(fù)雜的物理、復(fù)雜的物理、化學(xué)變化化學(xué)變化燒結(jié)時發(fā)生復(fù)雜燒結(jié)時發(fā)生復(fù)雜物理、化學(xué)變化物理、化學(xué)變化反應(yīng)反應(yīng)條件條件高溫高溫高溫高溫高溫高溫生產(chǎn)生產(chǎn)過程過程原料原料熔體熔體玻璃玻璃磨磨燒燒磨磨混合混合成型成型干燥干燥凝結(jié)凝結(jié)冷卻冷卻陶器陶器高溫高溫高溫高溫主要主要成分成分SiO2CaSiO3Na2SiO3硅酸二鈣硅酸二鈣:2CaOSiO2硅酸三鈣硅酸三鈣:3CaOSiO2鋁酸三鈣鋁酸三鈣:3CaOAl2O3硅酸鹽硅酸鹽特性特性非晶體，透明、非晶體，透明、無固定熔點，無固定熔點，可在一定溫度可在一定溫度范圍內(nèi)

8、軟化范圍內(nèi)軟化水硬性：無論在水中水硬性：無論在水中還是在空氣中均能硬還是在空氣中均能硬化（是不可逆過程）化（是不可逆過程）抗氧化、抗酸堿抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、腐蝕、耐高溫、絕緣絕緣種類種類普通玻璃、特普通玻璃、特種玻璃種玻璃不同標(biāo)號不同標(biāo)號土器、陶器、瓷土器、陶器、瓷器、炻器等器、炻器等用途用途化學(xué)儀器、光化學(xué)儀器、光學(xué)儀器、運動學(xué)儀器、運動器材、通訊器器材、通訊器材、窗玻璃、材、窗玻璃、玻璃瓶、杯玻璃瓶、杯建筑材料建筑材料(1)化學(xué)實驗中的化學(xué)實驗中的坩堝、蒸發(fā)皿坩堝、蒸發(fā)皿(2)建筑中的磚、瓦建筑中的磚、瓦(3)電器中的絕緣電器中的絕緣瓷瓷材料材料傳統(tǒng)傳統(tǒng)新型新型種類種類普通水泥普通

9、水泥普通玻璃普通玻璃粘土質(zhì)陶瓷粘土質(zhì)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷生物陶瓷生物陶瓷壓電陶瓷壓電陶瓷光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維特性特性耐腐蝕、耐高溫耐腐蝕、耐高溫質(zhì)脆、經(jīng)不起熱質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊沖擊耐高溫、高強度耐高溫、高強度具有電學(xué)特征具有電學(xué)特征具有光學(xué)特性具有光學(xué)特性具有生物功能具有生物功能1.1.合金合金 由兩種或兩種以上金屬（或金屬與非金屬）由兩種或兩種以上金屬（或金屬與非金屬）融合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫合金。融合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫合金。2.2.合金的性質(zhì)合金的性質(zhì) 合金的硬度一般比它各成分金屬的硬度大；合金的硬度一般比它各成分金屬的硬度大；合金的熔點一般比它的各成分的熔點低；合金的熔

10、點一般比它的各成分的熔點低；合金性質(zhì)并不是各成分物質(zhì)性質(zhì)的總和，合金的合金性質(zhì)并不是各成分物質(zhì)性質(zhì)的總和，合金的性能一般優(yōu)于純金屬。性能一般優(yōu)于純金屬。 4Al+ 3O2 2Al2O34Al+ 3O2 2Al2O3點燃點燃22Al+2NaOH+6H2Al+2NaOH+6H2 2O=2NaAl(OH)O=2NaAl(OH)4 4+3H+3H2 2 2Al+3Hg(NO3)2=2Al(NO3)3+3Hg氫氧化鋁氫氧化鋁物理性質(zhì)：物理性質(zhì)： Al(OH)3是幾乎不溶于水的是幾乎不溶于水的白色膠狀白色膠狀固體，具有固體，具有吸附性，既能凝聚水中懸浮物，又能吸附色素，吸附性，既能凝聚水中懸浮物，又能吸附

11、色素，因此因此Al(OH)3 可作可作凈水劑凈水劑和和色素吸附劑色素吸附劑。用做。用做胃藥胃藥（胃舒平的成分）（胃舒平的成分） 化學(xué)性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)： Al(OH) NaOH NaAl(OH) Al(OH) OHAl(OH) 白色膠狀白色膠狀沉淀溶解沉淀溶解 氫氧化鋁與氫氫氧化鋁與氫氧化鈉溶液氧化鈉溶液 Al(OH) 3HCl AlCl +3H O Al(OH) 3H+=Al3+3H O白色膠狀白色膠狀沉淀溶解沉淀溶解 氫氧化鋁與氫氧化鋁與鹽酸鹽酸 化學(xué)方程式（離子化學(xué)方程式（離子方程式）方程式） 實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象 實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 氫氧化鋁制取氫氧化鋁制取Al(OH)3受熱易分解受熱易分解2A

12、l(OH)3 Al2O3 3H2O 氧化鋁氧化鋁 白色固體白色固體，不溶于水，熔點高，良好的，不溶于水，熔點高，良好的耐火耐火材料。材料。自然界中純凈的自然界中純凈的Al2O3 為無色晶體，俗稱為無色晶體，俗稱剛玉剛玉，硬度僅次于金剛石，可作人造寶石。硬度僅次于金剛石，可作人造寶石。物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：Al2O3 6HCl 2AlCl3 3H2O; Al2O3 6H 2Al3 3H2O； ；A13+、Al(OH)4-、Al（OH）3之間的轉(zhuǎn)化之間的轉(zhuǎn)化A13+Al(OH)4-Al（ （OH） ）3+強強堿（堿（過過量）量）+強強酸（酸（過過量）量） +弱堿或弱堿或強強堿適量

13、堿適量 +強強酸酸+弱酸或弱酸或強強酸適量酸適量+強強 堿堿Al2O3 2NaOH 3H2O 2Na Al(OH)4 Al2O3 2OH 3H2O 2Al(OH)4 黑色金屬材料：鐵、鉻、錳以及它們黑色金屬材料：鐵、鉻、錳以及它們 的合金構(gòu)成的材料。的合金構(gòu)成的材料。有色金屬材料：除黑色金屬（鐵、鉻、有色金屬材料：除黑色金屬（鐵、鉻、 錳）以外的其他金屬材料。錳）以外的其他金屬材料。重要的黑色金屬材料重要的黑色金屬材料-鋼鐵：鋼鐵： 生鐵（含碳較多，含硅、錳、硫、磷等雜生鐵（含碳較多，含硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)）質(zhì)） 普通鋼普通鋼 特種鋼（不銹鋼）。特種鋼（不銹鋼）。降碳；調(diào)硅、錳；去硫、磷降碳；

14、調(diào)硅、錳；去硫、磷加入鉻、鎳加入鉻、鎳鋼鐵鋼鐵鋼筋混疑土鋼筋混疑土彈簧片彈簧片（硅、錳鋼）（硅、錳鋼）醫(yī)療器械醫(yī)療器械（不銹鋼）（不銹鋼）車軸車軸 履帶履帶（鎢鋼錳鋼）（鎢鋼錳鋼）幾種有色金屬材料幾種有色金屬材料金、銀、銅金、銀、銅金、銀、銅的性質(zhì)金、銀、銅的性質(zhì)物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：金屬光澤：金屬光澤：Au黃色；黃色；Ag銀白色；銀白色； Cu紫紅色。紫紅色。延展性：延展性：Au AgCu傳熱性：傳熱性： AgCuAu導(dǎo)電性：導(dǎo)電性：AgCuAu化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)活動性：化學(xué)活動性：CuAgAu銅的弱還原性：銅的弱還原性：2 Cu +O2 +H2O +CO2 =Cu2(OH)2CO3 堿式碳

15、酸銅（銅綠）堿式碳酸銅（銅綠）2 Cu +O2 =2CuO 2 Cu +S =Cu2S銅的化合物之間的轉(zhuǎn)化：銅的化合物之間的轉(zhuǎn)化：2CuO2Cu2O+O2CuSO45H2OCuSO4+5H2O黑色黑色紅色紅色藍(lán)色藍(lán)色白色白色Au貨幣貨幣電子元件電子元件航空、航天航空、航天裝飾品裝飾品Ag貨幣貨幣催化劑催化劑化學(xué)電源化學(xué)電源裝飾品裝飾品牙科材料牙科材料Cu貨幣貨幣催化劑催化劑 電線電纜電線電纜銅芯片銅芯片水管水管認(rèn)識復(fù)合材料認(rèn)識復(fù)合材料1 1、概念：將兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)、概念：將兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng) 特殊加工而制成的材料。特殊加工而制成的材料。 2 2、組成：復(fù)合材料由兩部

16、分組成，一部分稱為、組成：復(fù)合材料由兩部分組成，一部分稱為 基體，在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用；另一部分基體，在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用；另一部分稱為增強體，在復(fù)合材料中起骨架作用。稱為增強體，在復(fù)合材料中起骨架作用。 3 3、特點：復(fù)合材料既保持了原有材料的特性，、特點：復(fù)合材料既保持了原有材料的特性， 又使各組分之間協(xié)同作用，形成了優(yōu)又使各組分之間協(xié)同作用，形成了優(yōu) 于原材料的特性。于原材料的特性。4 4、分類：、分類： 樹脂基復(fù)合材料樹脂基復(fù)合材料 按按 基基 金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料 體體 陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料按按 顆粒增強復(fù)合材料顆粒增強復(fù)合材料增增強強 夾層增強復(fù)合材料夾層增強復(fù)

17、合材料體體形形 纖維增強復(fù)合材料纖維增強復(fù)合材料狀狀玻璃鋼玻璃鋼基體基體：合成樹脂；：合成樹脂；增強體增強體：玻璃纖維。：玻璃纖維。特點：重量輕、強度高、耐水、耐磨、耐撞、耐特點：重量輕、強度高、耐水、耐磨、耐撞、耐腐蝕、產(chǎn)品美觀及制造方便等。腐蝕、產(chǎn)品美觀及制造方便等。用途：已大量用于游樂車、水上滑梯、運輸罐、用途：已大量用于游樂車、水上滑梯、運輸罐、電話亭、餐桌椅等產(chǎn)品的生產(chǎn)，玻璃鋼在排水管電話亭、餐桌椅等產(chǎn)品的生產(chǎn)，玻璃鋼在排水管道工程中也得到了廣泛的應(yīng)用。道工程中也得到了廣泛的應(yīng)用。碳纖維碳纖維增強復(fù)合材料增強復(fù)合材料基體：基體：合成樹脂做；合成樹脂做；增強體：增強體：碳纖維碳纖維(carbon fiber) (carbon fiber) 。特點：特點：具有韌性好、強度高而質(zhì)輕的。具有韌性好、強度高而質(zhì)輕的。用途：用途：碳纖維增強復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于紡碳纖維增強復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于紡織機械和化工機械以及醫(yī)學(xué)上人體組織中織機械和化工機械以及醫(yī)學(xué)上人體組織中韌帶、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、韌帶、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、釣魚竿、賽車、賽釣魚竿、賽車、賽 艇、滑雪板和沖浪板等艇、滑雪板和沖浪板等的制造上。的制造上。 飛機、火箭的機飛機、火箭的機翼和機身導(dǎo)彈的翼和機身導(dǎo)彈的殼體、尾翼殼體、尾翼 基體：鋁、鎂、鈦等輕