第一节 无机非金属材料的主角.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Page 2硅硅元素在地壳中的含量元素在地壳中的含量Page 3硅硅在自然界中，只有化合态存在在自然界中，只有化合态存在。硅硅的氧化物及硅酸盐，约占地壳质量的氧化物及硅酸盐，约占地壳质量以上。以上。山石山石海滩海滩沙漠沙漠紫水晶紫水晶玛瑙玛瑙石英石英、水晶、水晶Page 4一、二氧化硅一、二氧化硅1 1、存在：二氧化硅广泛存在于自然、存在：二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。界中，与其他矿物共同构成了岩石。在自然界中有较纯的水晶，含有少在自然界中有较纯的水晶，含有少量杂质的石英、玛瑙和普遍存在的量杂质的石英、玛瑙和普遍存在的沙子，

2、还有无定形的硅藻土。沙子，还有无定形的硅藻土。自然界中的二氧化硅晶体自然界中的二氧化硅晶体Page 6Page 7Page 92、结构、结构在在SiO2晶体中，晶体中，1个硅原子结合个硅原子结合4个氧原子个氧原子,每个氧每个氧原子结合原子结合2个硅个硅原子。原子。SiO2晶体晶体是由硅原子和氧是由硅原子和氧原子按原子按1:2的比的比例组成的立体网例组成的立体网状的晶体。状的晶体。Page 103、物理性质、物理性质n熔点高，硬度大，不溶于水熔点高，硬度大，不溶于水4 4、化学性质、化学性质（1 1）是酸性氧化物，但不与水反应。）是酸性氧化物，但不与水反应。（2 2）与碱性氧化物反应）与碱性氧化

3、物反应 SiO SiO2 2+CaO CaSiO+CaO CaSiO3 3（3 3）与强碱溶液反应）与强碱溶液反应 SiO SiO2 2+2NaOH=Na+2NaOH=Na2 2SiOSiO3 3+H+H2 2O O 高温高温Page 11n问题：问题：实验室盛装实验室盛装NaOHNaOH溶液溶液的试剂瓶用的试剂瓶用橡皮塞橡皮塞而不用玻而不用玻璃塞，你知道为什么吗？璃塞，你知道为什么吗？n解释：解释：防止玻璃中的防止玻璃中的SiOSiO2 2与与NaOHNaOH溶液反应生成溶液反应生成黏黏性强性强的的NaNa2 2SiOSiO3 3，使瓶塞和瓶口粘在使瓶塞和瓶口粘在一起一起。Page 12（4

4、）与氢氟酸反应与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4+2H2O因此因此氢氟酸只能用塑料瓶或铅制氢氟酸只能用塑料瓶或铅制容器盛放容器盛放，而不能使用玻璃容器。，而不能使用玻璃容器。（5）高温下，与碳反应：高温下，与碳反应：SiO2+2CSi+2CO高温高温Page 13（6）高温下，与纯碱、石灰石反应：）高温下，与纯碱、石灰石反应：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2以上是制普通玻璃的反应。以上是制普通玻璃的反应。5、用途：制玻璃、光导纤维、用途：制玻璃、光导纤维、钟表部钟表部件件、耐火材料、耐火材料、耐磨材料耐磨材料。高温高温高温高温Page 1

5、4二、硅酸和硅酸盐二、硅酸和硅酸盐1、硅酸：、硅酸：不溶于水，是一种白色粉末状不溶于水，是一种白色粉末状的固体。的固体。（1 1）是一种不溶于水的弱酸，酸性比碳）是一种不溶于水的弱酸，酸性比碳酸弱，不能使紫色石蕊试液变红色。酸弱，不能使紫色石蕊试液变红色。（2 2）不稳定，受热易分解）不稳定，受热易分解H H2 2SiOSiO3 3=SiO=SiO2 2+H+H2 2O OPage 15 硅胶硅胶经经脱水，形成硅酸干胶，称脱水，形成硅酸干胶，称为为“硅胶硅胶”。硅胶是常用的干燥。硅胶是常用的干燥剂剂及及催化催化剂剂的的载载体。体。Page 16（3）与强碱反应：）与强碱反应：H2SiO3+2N

6、aOHNa2SiO3+2H2O（4）制法：）制法：Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3Page 172、硅酸盐、硅酸盐（1）含义：）含义：硅酸盐指的是硅、氧与金属硅酸盐指的是硅、氧与金属元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。钠等）结合而成的化合物的总称。它它在地壳中分布极广，是构成多数岩石在地壳中分布极广，是构成多数岩石（如花岗岩）和土壤的主要成分。自（如花岗岩）和土壤的主要成分。自然界存在的各种天然硅酸盐矿物约占然界存在的各种天然硅酸盐矿物约占地壳质量的地壳质量的95

7、。Page 18（2）硅酸盐结构复杂，常用氧化物的形式硅酸盐结构复杂，常用氧化物的形式表示表示。格式为格式为：活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。例如：。例如：高岭土高岭土：Al2H4Si209A12032SiO22H20石石棉棉：Mg3CaSi4012CaO3MgO4Si02白云白云母：母：KAl3Si3O10(OH)2K2O3Al2O36SiO22H2OPage 193、硅酸盐材料、硅酸盐材料以天然硅酸盐为主要原料，经以天然硅酸盐为主要原料，经过高温处理制成各种硅酸盐材料包过高温处理制成各种硅酸盐材料包括玻璃、陶瓷、水泥、砖瓦、耐火括玻璃、陶瓷、水泥、砖瓦、耐火材料、搪瓷、玻璃纤维、

8、铸石、磨材料、搪瓷、玻璃纤维、铸石、磨料、耐高温无机涂料等。料、耐高温无机涂料等。Page 20三、硅三、硅1、存在：地壳中含量仅次于、存在：地壳中含量仅次于氧，只有化合态存在，一氧，只有化合态存在，一般以般以SiO2和硅酸盐的形式和硅酸盐的形式存在。存在。2、硅的物理性质：硅的物理性质：晶体硅是晶体硅是灰黑色有金属光泽，硬而灰黑色有金属光泽，硬而脆的固体；是良好的半导脆的固体；是良好的半导体材料，熔沸点高，硬度体材料，熔沸点高，硬度大大。芯片芯片：是在硅板上集合多种电子元器件实是在硅板上集合多种电子元器件实现某种特定功能的电路模块。它是电子设现某种特定功能的电路模块。它是电子设备中最重要的部

9、分，承担着运算和存储的备中最重要的部分，承担着运算和存储的功能。功能。硅晶体结构示意图Si原子正四面体结构单元Page 243、化学性质、化学性质(1)与与O2、F2反应反应Si+O2=SiO2Si+2F2=SiF4(2)与氢氟酸反应与氢氟酸反应：Si+4HF=SiF4+2H2(3)与强碱反应与强碱反应Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2Page 254、用途、用途用来制造集成电路、用来制造集成电路、晶体管等半导体器件，晶体管等半导体器件，还可用来制成太阳能还可用来制成太阳能电池。硅的合金用来电池。硅的合金用来制造变压器铁芯、耐制造变压器铁芯、耐酸设备等。酸设备等。硅芯片硅太阳能电池硅太阳能电池Page 265、制法、制法（1 1）制粗硅：制粗硅：SiOSiO2 2+2C +2C SiSi（粗硅）+2CO+2CO（2 2）制纯硅：制纯硅：Si+2ClSi+2Cl2 2 SiCl SiCl4 4(液态)SiClSiCl4 4+2H+2H2 2 Si Si（纯硅）+4HCl+4HCl 高温高温高温高温高温高温谢谢观赏谢谢观赏