第一节无机非金属材料主角——硅.ppt

《第一节无机非金属材料主角——硅.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一节无机非金属材料主角——硅.ppt（41页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、12一、硅元素一、硅元素1 1、在地壳中含量、在地壳中含量第二第二（26.3%26.3%，仅次于氧），仅次于氧）2 2、存在：没有游离态，只有化合态、存在：没有游离态，只有化合态3 3、分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩、分布：自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。石的基本元素。3二氧化硅、硅二氧化硅、硅酸盐；地壳中酸盐；地壳中含量含量26.3%。约。约占地壳质量的占地壳质量的90%以上。以上。构成岩石和矿物的基本元素是构成岩石和矿物的基本元素是硅硅41 、硅的原子结构硅的原子结构硅和碳一样硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到其原子既不易失去又不易得到电子电子,主要形成四价的化合

2、物主要形成四价的化合物.二二、硅单质硅单质+142 8 4Si2 4+6C52、硅的性质硅的性质硅有晶体硅和无定形硅两种。硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅：金属光泽、灰黑色、熔点高、晶体硅：金属光泽、灰黑色、熔点高、 硬度大、有脆性硬度大、有脆性导电性介于导体和绝缘体之间。导电性介于导体和绝缘体之间。是良好的是良好的半导体半导体。物理性质物理性质6常温下只与常温下只与F2、HF、强碱反应、强碱反应加热时：与加热时：与O O2 2等反应等反应Si + O2 = SiO2Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4 +2H23 3、化学性质：、化学性质：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2

3、H27硅的制取：硅的制取： 工业上制取单质硅是先在电炉里高温下工业上制取单质硅是先在电炉里高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅，然后将粗硅在用碳还原二氧化硅制得粗硅，然后将粗硅在高温下跟氯气高温下跟氯气 反应生成一种液态物质。经反应生成一种液态物质。经蒸馏提纯后，再用氢气高温还原制得纯硅。蒸馏提纯后，再用氢气高温还原制得纯硅。（写出上述反应的化学方程式）（写出上述反应的化学方程式）81、制粗硅、制粗硅SiO2+2C = Si+2CO高温高温2、粗硅提纯、粗硅提纯Si+2Cl2 = SiCl4SiCl4+2H2 = Si+4HCl高温高温高温高温9 硅硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流可用来制造集成

4、电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。制成有良好导磁性、耐酸性的合金。 半导体晶体管及芯片的出现半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技促进了信息技术革命术革命10硅石硅石结晶形结晶形无定形无定形石英晶体是结晶的石英晶体是结晶的SiOSiO2 2。石英中无色透明的晶体叫做水晶，石英中无色透明的晶体叫做水晶，具有彩色环带状或层状的叫玛瑙具有彩色环带状或层状的叫玛瑙三、二氧化硅三、二氧化硅(SiO2)11石英石英玛瑙玛瑙水晶水晶1218010928Sio共价键共价键2 2、网状结构决定了、网状结构决定了Si

5、OSiO2 2具有优良的性质具有优良的性质13SiOSiO4 4 四面体结构四面体结构网状结构决定了网状结构决定了SiOSiO2 2具有具有优良的物理和化学性质优良的物理和化学性质14物理性质物理性质:_化学稳定性化学稳定性:_硬度大、熔点高、难溶于水硬度大、熔点高、难溶于水很稳定很稳定SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？具有哪些物理性质？化学稳定性如何？151、与氢氟酸反应、与氢氟酸反应SiO2 CaO CaSiO3高温高温SiO2 + 4HF =SiF4 + 2H2OHF怎么保存？怎么保存？保存在保存在塑料瓶塑料瓶中中16SiO2 2OHSiO32H2OSiO2 2NaOHNa2Si

6、O3H2O为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？用橡皮塞而不用玻璃塞？因为因为玻璃中的玻璃中的SiO2与与NaOH溶液反应生溶液反应生成有粘性的成有粘性的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘，使瓶塞和瓶口粘在一起。在一起。17雕花玻璃18用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器、利用石英晶体制造石英器、耐高温化学仪器、利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。电子表、石英钟等。19二氧化碳二氧化碳CO2二氧化硅二氧化硅SiO2物理性质物理性质物质分类物质分类 与酸反应与酸反应与碱性氧与碱性氧化物反应

7、化物反应与碱反应与碱反应与水反应与水反应均属于酸性氧化物均属于酸性氧化物CO2 CaOCaCO3CaOSiO2 CaSiO3高温CO2 2NaOH Na2CO3+H2OSiO2 2NaOH Na2SiO3+H2OCO2 H2OH2CO3不反应不反应SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O不反应不反应20（1）物理性质：白色固体，难溶于水）物理性质：白色固体，难溶于水（2）化学性质）化学性质不稳定，加热易分解不稳定，加热易分解H2SiO3 SiO2 +H2O弱酸，可与强碱反应（酸性比碳酸还弱）弱酸，可与强碱反应（酸性比碳酸还弱）H2SiO3+2NaOH= Na2SiO3+2H2O21（3

8、）制法）制法SiO2 2NaOHNa2SiO3H2O（思考：思考：SiO2是是23 的酸酐，但的酸酐，但SiO2 不能直不能直接和水反应，应该如何制备接和水反应，应该如何制备23 ？22 现象现象 结论结论 反应式反应式 23硅胶泳帽硅胶泳帽硅胶干燥剂硅胶干燥剂24 硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属组成的是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。化合物的总称。具有以下特点：具有以下特点：结构复杂结构复杂一般不溶于水一般不溶于水化学性质很稳定化学性质很稳定25硅酸钠的水溶液俗称硅酸钠的水溶液俗称“水玻璃水玻璃”或或“泡花碱泡花碱”1、 Na2SiO3（最简单的硅酸盐）（最简单的硅酸盐）（1）物理性质：白色

9、固体，可溶于水）物理性质：白色固体，可溶于水（2）化学性质）化学性质稳定，不能燃烧，不易腐蚀，热稳定性强稳定，不能燃烧，不易腐蚀，热稳定性强26放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入Na2SiO3饱和溶饱和溶液液现现象象结结论论当水分蒸发后当水分蒸发后燃烧燃烧当水分蒸发后不易当水分蒸发后不易燃烧燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火27（1）化学式法）化学式法例：硅酸钠：例：硅酸钠：Na2SiO3 硅酸钙：硅酸钙：CaSiO3 （2）氧化物法）氧化物法例：例：硅酸钠：硅酸钠：Na2SiO3可以写成可以写成Na2O SiO2硅酸钙：硅酸钙：CaSiO3可以写成可以写成CaO

10、SiO228l要领：两边原子个数守恒，化学计量要领：两边原子个数守恒，化学计量数配置应为数配置应为整数整数l格式：金属氧化物、二氧化硅、水格式：金属氧化物、二氧化硅、水l顺序顺序：活泼金属氧化物活泼金属氧化物较活泼金属较活泼金属氧化物氧化物二氧化硅二氧化硅水水 29高岭石：高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4钠长石钠长石:NaAlSi3O8正长石正长石:KAlSi3O8Al2O3 2SiO2 2H2ONa2O Al2O3 6SiO2K2O Al2O3 6SiO2练习：将以下硅酸盐改写为氧化物的形式练习：将以下硅酸盐改写为氧化物的形式303、硅酸盐产品、硅酸盐产品（1）三种常见的无机非金属材）

11、三种常见的无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥料：陶瓷、玻璃、水泥311.陶瓷陶瓷（1）主要原料：）主要原料：黏土黏土 Al2O32SiO22H2O（2）成分：硅酸盐）成分：硅酸盐（3）特性：抗氧化性，抗酸碱腐）特性：抗氧化性，抗酸碱腐蚀，耐高温，易成形。蚀，耐高温，易成形。（4）用途：餐具、砖瓦、瓷坩埚、）用途：餐具、砖瓦、瓷坩埚、蒸发皿蒸发皿32钧瓷钧瓷332.玻璃玻璃（2）成分：）成分：Na2SiO3,CaSiO3和和 SiO2 （3）特性：无固定的熔点）特性：无固定的熔点（4）用途：制造有色玻璃、钢化玻璃、）用途：制造有色玻璃、钢化玻璃、光学玻璃等光学玻璃等（1）原料）原料:石灰石，纯碱，

12、石英石灰石，纯碱，石英34几种常见玻璃简介几种常见玻璃简介普通玻璃普通玻璃因混有铁的化合物显浅绿色因混有铁的化合物显浅绿色蓝玻璃蓝玻璃红玻璃红玻璃化学仪器玻璃化学仪器玻璃如试管等如试管等光学仪器玻璃光学仪器玻璃如放大镜如放大镜钢化玻璃钢化玻璃光纤玻璃光纤玻璃光导纤维：光导纤维：1964年年8月华裔月华裔科学家高锟首先提出用玻科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被璃纤维代替金属导线，被誉为誉为“纤维光学之父纤维光学之父”。比头发丝还细的一对光导比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送纤维上同时传送3万门电话万门电话且中继距离长达且中继距离长达2050Km，保密性能好。，保密性能好。 在原料里加

13、入某些金属氧化在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现出特征颜色。使玻璃呈现出特征颜色。 把普通玻璃放在把普通玻璃放在电炉里加热，使它软电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大械强度比普通玻璃大46倍，不易破碎。倍，不易破碎。353.水泥水泥（1）原料：石灰石，黏土，石膏）原料：石灰石，黏土，石膏（2）主要成分）主要成分硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO2硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO2铝酸三钙铝酸三钙3CaOAl2O3（3）特性：水硬性，吸水性强）特性：水硬性，吸水性强（4）用途：建筑材料）用途：建筑材料36碳化硅（金刚砂）碳化硅（金刚砂）可用来做磨具，如砂轮可用来做磨具，如砂轮 37硅钢硅钢 导磁性良好，用作变压器铁芯导磁性良好，用作变压器铁芯3839具有均匀微孔结构的铝硅酸盐具有均匀微孔结构的铝硅酸盐可用作吸附剂和催化剂可用作吸附剂和催化剂40人造骨人造骨41