無機(jī)非金屬材料的主角-硅課件

無機(jī)非金屬材料的主角-硅課件第一頁，共36頁。第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角——硅Si-26.30%第二頁，共36頁。硅的存在與分布存在：硅是親氧元素，沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)（以氧化物和硅酸鹽的形式存在）分布：自然界中分布廣泛，是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。圖4-1硅的廣泛存在第三頁，共36頁。硅和碳一樣,其原子既不易失去電子，也不易得到電子，所以硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑,主要形成四價(jià)化合物．CSi碳是構(gòu)成有機(jī)物的主要元素硅是構(gòu)成巖石和許多礦物的主要元素從原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識硅第四頁，共36頁。硅有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體物性：化性：1、灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體2、熔點(diǎn)高、硬度大硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下，與氫氟酸、氟氣、強(qiáng)堿反應(yīng)。加熱情況下，也能跟一些非金屬(Cl2O2)反應(yīng)。一、硅單質(zhì)第五頁，共36頁。1、與氟氣反應(yīng)：2、與氫氟酸反應(yīng)：3、與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)：4、與氯氣反應(yīng)：5、與氧氣反應(yīng)Si+2F2==SiF4Si+4HF==SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑Si+2Cl2==SiCl4Si+O2==SiO2△高溫第六頁，共36頁。5.用途晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料.硅太陽能電池電腦的中央處理器（CPU）第七頁，共36頁。純硅的制備課本P819T第八頁，共36頁。結(jié)晶形（石英晶體）無定形——硅藻土水晶瑪瑙二、二氧化硅（SiO2）1、存在:硅石無色透明彩色環(huán)帶或?qū)訝钏К旇iO2是自然界中沙子、石英的主要成分。結(jié)晶的二氧化硅叫石英；天然二氧化硅叫硅石。第九頁，共36頁。每1個(gè)Si原子周圍結(jié)合4個(gè)O原子，Si在中心,O在四個(gè)頂角。同時(shí)每1個(gè)O原子周圍結(jié)合2個(gè)Si原子相結(jié)合。硅原子——二氧化硅中氧原子與硅原子個(gè)數(shù)比為2：1，用SiO2來表示二氧化硅的組成,表示O與Si的原子個(gè)數(shù)比,不是分子式是化學(xué)式。[SiO4]四面體結(jié)構(gòu)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了SiO2具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)2、結(jié)構(gòu)第十頁，共36頁。思考與交流P76物理性質(zhì):_____________________________化學(xué)穩(wěn)定性:_________________________通常條件下，很穩(wěn)定硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水第十一頁，共36頁。3、二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)（通常很不活潑）1、具有酸性氧化物的通性（1）與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O硅酸鈉（2）與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽（有粘性，其溶液俗稱水玻璃）高溫SiO2＋CaOCaSiO3第十二頁，共36頁。實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡膠塞而不用玻璃塞

NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘結(jié)而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。原因第十三頁，共36頁。SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O此反應(yīng)常用于雕刻玻璃2、特性與氫氟酸HF反應(yīng)思考:實(shí)驗(yàn)室為什么不用玻璃瓶盛裝氫氟酸？

HF能腐蝕玻璃.因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶。第十四頁，共36頁。二氧化碳

CO2二氧化硅

SiO2狀態(tài)氣態(tài)固態(tài)熔沸點(diǎn)硬度熔沸很低熔點(diǎn)高，硬度大水溶性能溶于水不溶于水化學(xué)性質(zhì)與酸——

用途人工降雨，滅火,飲料等P75,圖4－5與水反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與堿反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3不能反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O能與氫氟酸反應(yīng)SiO2＋CaO=CaSiO3高溫二氧化硅和二氧化碳的性質(zhì)比較第十五頁，共36頁。4、SiO2的用途第十六頁，共36頁。現(xiàn)代通信用光纜光學(xué)纖維胃鏡用光導(dǎo)纖維做無開刀手術(shù)光導(dǎo)纖維手術(shù)頭燈光導(dǎo)纖維第十七頁，共36頁。三、硅酸(H2SiO3)硅酸是一種白色粉末狀的固體，它不溶于水；是一種弱酸，酸性比碳酸還弱，不能使指示劑變色。第十八頁，共36頁。思考二氧化硅難溶于水，又不與水反應(yīng)，那么，如何制得硅酸呢？第十九頁，共36頁。實(shí)驗(yàn)4-1：向飽和Na2SiO3溶液中滴入酚酞，再滴入稀鹽酸現(xiàn)象結(jié)論方程式①滴入酚酞溶液呈紅色①Na2SiO3溶液呈堿性Na2SiO3+2HCl=H2SiO3（膠體）+2NaCl實(shí)驗(yàn)探究②滴入鹽酸有凝膠產(chǎn)生②硅酸難溶于水第二十頁，共36頁。生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠（能流動），當(dāng)硅酸的濃度較大時(shí)，就會形成硅酸凝膠（不能流動），硅酸凝膠經(jīng)過干燥脫水就形成硅膠。硅膠的用途：干燥劑（吸水），吸附劑（多孔），催化劑的載體。第二十一頁，共36頁。用H2CO3可制得H2SiO3，可證明H2SiO3的酸性比H2CO3弱。SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓

向Na2SiO3溶液中通如CO2也可生成H2SiO3第二十二頁，共36頁。四、硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般不溶于水，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。硅酸鈉（Na2SiO3),

其水溶液俗稱水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。第二十三頁，共36頁。實(shí)驗(yàn)4-2放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論當(dāng)水分蒸發(fā)后燃燒當(dāng)水分蒸發(fā)后不易燃燒用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火制備木材防火劑的原料第二十四頁，共36頁。2、硅酸鹽組成表示硅酸鈉（Na2SiO3)鎂橄欖石（Mg2SiO4）鈣沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2ONa2O

·SiO22MgO

·SiO2CaO

·Al2O3·3SiO2·3H2O第二十五頁，共36頁。

K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2OK(Al3Si3O10)(OH)2練習(xí)第二十六頁，共36頁。傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃閱讀教材78-793、硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷玻璃水泥

3、硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷玻璃水泥

第二十七頁，共36頁。生產(chǎn)原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O）生產(chǎn)設(shè)備：陶瓷窯生產(chǎn)過程：混合-成型-干燥-燒結(jié)-冷卻主要性質(zhì)：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型陶瓷第二十八頁，共36頁。生產(chǎn)原料：純堿、石灰石、石英（Na2CO3、CaCO3、SiO2）生產(chǎn)設(shè)備：玻璃窯反應(yīng)原理：主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2高溫SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑

SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑

高溫玻璃第二十九頁，共36頁。有色玻璃鋼化玻璃加入了不同的金屬氧化物普通玻璃加熱接近熔化再急速冷卻玻璃第三十頁，共36頁。生產(chǎn)原料：石灰石、黏土（CaCO3、Al2O3·2SiO2·2H2O）生產(chǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯主要成分：3CaO·SiO2

2CaO·SiO2

3CaO·Al2O3水泥第三十一頁，共36頁。具有特殊功能的含硅物質(zhì)1、碳化硅（SiC俗稱金剛砂），具有金剛石的結(jié)構(gòu)。硬度很大，用作砂紙、砂輪的磨料。

2、硅鋼（鐵合金）導(dǎo)磁性良好，用作變壓器鐵芯第三十