无机非金属材料的主角硅时.pptx

从古到今，人类创造性的生产出了几大类硅酸盐产品陶瓷、玻璃、水泥等，它们是使用量最大的无机非金属材料。硅酸盐产品硅酸盐产品第1页/共25页一、硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般都不溶于水，化学性质很稳定。第2页/共25页硅酸盐组成的表示方法硅酸盐组成的表示方法硅酸盐种类繁多，结构复杂，组成各异，通常用二氧化硅和金属氧化物的组合形式表示其组成 盐化学式法（Na2SiO3 ）用氧化物的形式表示（Na2OSiO2）活泼金属氧化物活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅二氧化硅水水 第3页/共25页 写对应氧化物写对应氧化物 金属氧化物金属氧化物二氧化硅二氧化硅水（水（金属按活动顺序表金属按活动顺序表）用用“”隔开隔开 按原子个数比配置按原子个数比配置 分数化整分数化整 注注意意：实实际际上上硅硅酸酸盐盐不不是是以以简简单单氧氧化化物物形形式式存存在在的的，而而是是以以种种种种结结构构复复杂杂的的盐盐的的形形式式存存在的。在的。第4页/共25页练习长石盐化学式法：KAlSi3O8用氧化物的形式表示：K2OAl2O36SiO2盐化学式法：Mg2SiO4用氧化物的形式表示：2MgOSiO2镁橄榄石第5页/共25页盐化学式法：Al2SiO5用氧化物的形式表示：Al2O3SiO2盐化学式法：用氧化物的形式表示：Ca3Al2Si3O123Ca0Al2O33SiO2红柱石钙镁石榴子石第6页/共25页最简单的硅酸盐-硅酸钠 硅酸钠的水溶液俗称_，又称_可用作肥皂填料、黏胶剂、制备_及木材防火剂等。水玻璃泡花碱硅胶第7页/共25页二、硅酸钠(Na2SiO3)1、物理性质：无色晶体，熔点高，易溶于水，其水溶液俗称水玻璃（呈碱性）2、化学性质：硅酸钠水溶液呈碱性，易吸收空气中CO2而变质Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3（硅酸的制备）因此Na2SiO3溶液要密封保存3、用途：木材防火、黏胶剂等第8页/共25页不作处理不作处理放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论水分蒸发水分蒸发后就燃烧后就燃烧水分蒸发水分蒸发后不燃烧后不燃烧滤纸易燃烧滤纸易燃烧Na2SiO3可可作防火剂作防火剂实验4-2滤纸易燃烧滤纸易燃烧立即燃烧立即燃烧第9页/共25页1、玻璃生产原理：纯碱、石灰石和石英Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温玻璃的生产原料：第10页/共25页普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3和 SiO2组成的混合物。或Na2OCaO6SiO2；玻璃无固定的熔沸点，在一定温度范围内软化。玻璃的性能：第11页/共25页第12页/共25页生产过程：黏土和石灰石。两磨、一烧。研磨煅烧再磨成细粉；硅酸三钙(3CaOSiO2)硅酸二钙(2CaOSiO2)混合物铝酸三钙(3CaOAl2O3)水泥的生产原料：普通硅酸盐水泥的成分：2、水泥 第13页/共25页3、陶瓷：陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。家用陶瓷第14页/共25页第15页/共25页玻璃、水泥、陶瓷生产的共同点：都在高温下，发生了复杂的物理和化学变化。原料都有含硅元素的物质，产品都含有硅酸盐，且都是混合物第16页/共25页具有特殊功能的含硅的物质硅与碳的化合物碳化硅(SiC，俗称金刚砂)，具有金刚石结构，硬度很大，可用作砂纸、砂轮的磨料；含4硅的硅钢具有很高的导磁性，主要用作变压器铁芯；第17页/共25页人工合成的硅橡胶是目前最好的既耐高温又耐低温的橡胶，在-60250C仍能保持良好的弹性，用于制造火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料等；人工制造的分子筛（一种具有均匀微孔结构的铝硅酸盐），主要用作吸附剂和催化剂。硅橡胶电缆第18页/共25页硅（硅（SiSi）硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体1 1、灰黑色，有金属光泽，硬而 脆的固体2 2、熔、沸点高、硬度大3 3、晶体硅是良好的半导体常温下，硅的化学性质不活泼，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质如：氧气、氯气、硫酸等起反应，但在加热情况下，硅也能跟一些非金属反应。物理性质：化学性质：第19页/共25页1 1、与氟气反应：、与氟气反应：2 2、与氢氟酸反应：、与氢氟酸反应：3 3、与强碱溶液反应：、与强碱溶液反应：4 4、与氯气反应：、与氯气反应：5 5、与氧气反应、与氧气反应Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+2Cl2=SiCl4Si+O2=SiO2常温化学性质第20页/共25页制法制法SiO2+2C=Si+2CO高温第21页/共25页工业上：SiO2粗硅SiCl4Si+C+Cl2精馏+H2高温高温高温SiO2+2C=2CO+Si(含杂质的粗硅)Si+2Cl2=SiCl4生成的液态SiCl4经精馏、除硼、砷等，再用H2还原SiCl4+2H2=4HCl+Si(纯度高的多晶硅)高温高温高温第22页/共25页用途用途晶体硅的导电性介于导晶体硅的导电性介于导体和半导体之间体和半导体之间,是良好是良好的的半导体材料半导体材料,信息技术信息技术的关键材料。的关键材料。第23页/共25页1、用于制造硅芯片、集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件2、制造太阳能电池3、制造合金，如含硅4%的钢磁铁性好，制造变压器铁芯；含硅15%的钢有良好的耐酸性等第24页/共25页2023/3/25感谢您的欣赏第25页/共25页