无机非金属材料的主角-硅10.ppt

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1、无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角 硅硅硅硅的的化化合合物物约约占占地地壳壳质质量量的的9 90 0%硅的广泛存在硅的广泛存在现象现象:白色粉末，加水结白色粉末，加水结块变成晶体；放热块变成晶体；放热振荡时间长时可溶解振荡时间长时可溶解固体量减少固体量减少 最外层最外层4个电子，既不易失去也不易个电子，既不易失去也不易得到电子，主要通过得到电子，主要通过共用电子对共用电子对的形的形式形成四价的化合物。式形成四价的化合物。原子结构原子结构一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸1 1、二氧化硅（、二氧化硅（SiOSiO2 2）天天然然的的 SiOSiO2 2 硅硅石石结晶形（石英晶体）结晶形（

2、石英晶体）无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶玛瑙玛瑙1 1）存在形式）存在形式紫水晶紫水晶玛瑙玛瑙正四面体正四面体 空间网状结构空间网状结构 硅氧比例：硅氧比例：1：2 没有没有SiO2 分子存在，只存在硅氧原子分子存在，只存在硅氧原子2）SiO2的SiO4四面体结构 二氧化硅的用途二氧化硅的用途 由由于于SiOSiO2 2具具有有优优良良的的物物理理化化学学性性能能，加加上上SiOSiO2 2在在自自然然界界的的广广泛泛存存在在，因因此此从从古古到到今今都都被被人类广泛地应用。人类广泛地应用。光光学学纤纤维维胃胃镜镜 石石 英英 制制 品品思考与交流思考与交流根据根据SiOSiO2 2的存在和

3、应用，分析：的存在和应用，分析：SiOSiO2 2有哪些物理性质？化学稳定性如何？有哪些物理性质？化学稳定性如何？物理性质：物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水熔点高，硬度大，不溶于水化学稳定性：稳定性好，除氢氟酸外化学稳定性：稳定性好，除氢氟酸外一般不与其它酸反应，可与强碱反应，一般不与其它酸反应，可与强碱反应，属酸性氧化物属酸性氧化物其性质主要与结构有关：正四面体其性质主要与结构有关：正四面体空间网状结构空间网状结构 实验室盛装实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用溶液的试剂瓶用橡皮塞橡皮塞而不用玻璃塞，而不用玻璃塞，你知道为什么吗？你知道为什么吗？防止玻璃中的防止玻璃中的SiO2与与NaOH溶液

4、反应生成溶液反应生成粘稠的粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起使瓶塞和瓶口粘在一起SiO22NaOHNa2SiO3H2O化学性质化学性质酸性氧化物酸性氧化物、与碱反应与碱反应、与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应SiO2CaO CaSiO3高温高温特性特性SiOSiO2 2+4HF=SiF+4HF=SiF4 4+2H+2H2 2O O注意：玻璃中含有注意：玻璃中含有SiOSiO2 2，所以可以用，所以可以用HFHF来刻蚀玻璃。来刻蚀玻璃。2 2、硅酸、硅酸 实验实验4 411：在试管中加入：在试管中加入1ml1ml饱和饱和NaNa2 2SiOSiO3 3溶液，再滴入溶液，再滴入1 12 2滴

5、酚酞溶液，再用胶头滴滴酚酞溶液，再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察色变浅并接近消失时停止。静置。仔细观察变化过程及其现象。变化过程及其现象。现象：红色褪去，并有软而透明的胶冻状的凝胶生成结论：Na2SiO3溶液呈碱性，H2SiO3是一种胶体，浓度增大聚集成凝胶。实验室制取方法（强酸制弱酸）：实验室制取方法（强酸制弱酸）：NaNa2 2SiOSiO3 3+2HCl=H+2HCl=H2 2SiOSiO3 3+2NaCl+2NaCl 二、硅酸盐二、硅酸盐硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。硅酸盐的结构很复杂，一

6、般都不溶于水。1、硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3）溶于水，其水溶液溶于水，其水溶液 俗称为水玻璃，可制备俗称为水玻璃，可制备硅胶、木材防火剂等硅胶、木材防火剂等2 2、硅酸盐组成表示、硅酸盐组成表示硅酸钠（硅酸钠（NaNa2 2SiOSiO3 3)镁橄榄石（镁橄榄石（MgMg2 2SiOSiO4 4）钙沸石钙沸石Ca(AlCa(Al2 2SiSi3 3O O1010)3H3H2 2O O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 SiOSiO2 2HH2 2O ONaNa2 2O SiOO SiO2 22MgO SiO2MgO SiO2 2CaOCaO Al Al2 2O O

7、3 3 3SiO 3SiO2 23H3H2 2O O无机非无机非金属材金属材料料硅酸硅酸盐盐产产品品陶瓷陶瓷水泥水泥玻璃玻璃陶瓷：原料陶瓷：原料黏土黏土玻璃：原料玻璃：原料纯碱、石灰石和石英；纯碱、石灰石和石英；水泥：原料水泥：原料黏土和石灰石；加适量黏土和石灰石；加适量石膏；石膏；硅硅酸酸盐盐产产品品碳化硅碳化硅(金刚砂金刚砂,SiCSiC)：硬度大：硬度大硅钢：高导磁性硅钢：高导磁性硅橡胶：良好的弹性硅橡胶：良好的弹性分子筛：吸附剂、催化剂分子筛：吸附剂、催化剂新型无机非金属材料：新型无机非金属材料：新型陶瓷新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等透明陶瓷、

8、超导陶瓷等生生物物陶陶瓷瓷用用高高温温结结构构陶陶瓷瓷做做的的发发动动机机叶叶片片三、硅单质三、硅单质1 1、存在：硅有晶体硅和无定形硅两种。、存在：硅有晶体硅和无定形硅两种。2 2、物理性质：晶体硅的结构类似于金刚石，、物理性质：晶体硅的结构类似于金刚石，熔点熔点(1410)(1410)和沸点都很高，硬度大。和沸点都很高，硬度大。3 3、化学性质：常温下硅单质的化学性质不、化学性质：常温下硅单质的化学性质不活泼活泼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。SiSi +O +O2 2 =SiO=SiO2 24 4、制法、制法SiO2+2C=Si+2CO高温高温5.5.用途用途晶体硅的导电性介于导体和半导体之间晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良是良好的好的半导体材料半导体材料,硅是信息技术的关键材料硅是信息技术的关键材料硅硅太阳能电池太阳能电池电脑的中央处理器（电脑的中央处理器（CPU）