1、硅无机非金属材 (2).ppt

《1、硅无机非金属材 (2).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1、硅无机非金属材 (2).ppt（43页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第1节节 硅硅 无机非金属材料无机非金属材料第第2课时课时水晶制品水晶制品 H H2 2SiOSiO3 3是是SiOSiO2 2的对应水化物（的对应水化物（SiOSiO2 2是是H H2 2SiOSiO3 3的酸酐），的酸酐），三、硅酸（三、硅酸（H2SiO3）Na2SiO3+2HCl=2NaCl +H2SiO3SiO32-+2H+=H2SiO3Na2SiO3 +H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3是一种白色不溶性酸，其酸性比是一种白色不溶性酸，其酸性比H H2 2COCO3 3还弱。还弱。制法：制法：三三 硅酸盐与无机非金属材料硅

2、酸盐与无机非金属材料H2SiO3不溶于水的酸，酸性比H2CO3弱Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3 （硅酸是溶于水的酸，故不能直接溶于水制得）硅酸盐：一般是由硅，氧，金属组成的化合物（1）硅酸盐的表示通常氧化物的形式来表示其组成。表示方法：金属氧化物在前，再写SiO2，最后写H2O；氧化物之间用“”隔开。例：例：Na2SiO3可以写成可以写成 Na2O SiO2制备:Na2SiO3+HCl=2NaCl+H2SiO3 新型无机非金属材料的主要品种、性能及用途新型无机非金属材料的主要品种、性能及用途氧化铝（氧化铝（Al2O3）陶瓷）陶瓷（人造刚玉）（人造刚玉）主要主要特性特

3、性高熔点；高熔点；高硬度；高硬度；可制成透明陶瓷；可制成透明陶瓷；无无毒、不溶于水，强度高；毒、不溶于水，强度高；对人体有较好的适应对人体有较好的适应性性 主要主要用途用途高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等氮化硅（氮化硅（Si3N4）陶瓷）陶瓷主要主要特性特性超硬度，耐磨损；超硬度，耐磨损；抗腐蚀，高温时也抗氧化；抗腐蚀，高温时也抗氧化；抗冷热冲击而不碎裂；抗冷热冲击而不碎裂；耐高温且不易传热；耐高温且不易传热；本身具有润滑性本身具有润滑性 主要主要用途用途制造轴承、汽

4、轮机叶片、机械密封环、永久性模具制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的受热等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的受热面等面等（2）硅酸盐的工业产物玻璃玻璃传统的无机材料传统的无机材料原料：纯碱原料：纯碱 石灰石石灰石 石英石英设备：玻璃熔炉设备：玻璃熔炉条件：高温熔融条件：高温熔融主要反应：主要反应：NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2 Na Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2 CaSiO CaSiO3 3+CO+CO2 2主要成分：硅酸钠，硅酸钙，二氧化硅主要成分：硅酸钠，硅

5、酸钙，二氧化硅 （没有一定的熔点）（没有一定的熔点）有色玻璃有色玻璃:在玻璃中添加有色氧化物在玻璃中添加有色氧化物如如:蓝色蓝色 氧化钴氧化钴(Co(Co2 2O O3 3)红色红色 氧化亚铜氧化亚铜(Cu(Cu2 2O)O)有色玻璃有色玻璃钢化玻璃钢化玻璃钢化玻璃钢化玻璃:普通玻璃加热熔化急速冷却普通玻璃加热熔化急速冷却，强度为普通玻璃，强度为普通玻璃4-6倍，不易破碎，即使破碎了，碎块也没有倍，不易破碎，即使破碎了，碎块也没有尖锐是棱角。尖锐是棱角。水泥水泥原料：黏土，石灰石，石膏设备：水泥回转窑条件：煅烧主要成分：3CaOSiO2硅酸三钙 2CaOSiO2硅酸二钙 3CaOAl2O3铝酸

6、三钙(水硬性)名称名称水泥水泥砂浆砂浆原料原料水泥水泥沙子沙子 水水用途用途建筑建筑粘合剂粘合剂混凝土混凝土水泥水泥 沙子沙子碎石碎石 建造厂房建造厂房钢筋钢筋混凝土混凝土钢筋钢筋混凝土混凝土建造高楼建造高楼桥梁桥梁 水坝水坝几种常见的水泥制品名称名称水泥水泥砂浆砂浆原料原料水泥水泥沙子沙子 水水用途用途建筑建筑粘合剂粘合剂混凝土混凝土水泥水泥 沙子沙子碎石碎石 建造厂房建造厂房钢筋钢筋混凝土混凝土钢筋钢筋混凝土混凝土建造高楼建造高楼桥梁桥梁 水坝水坝几种常见的水泥制品硅酸盐与无机非金属材料硅酸盐与无机非金属材料玻璃玻璃水泥水泥陶瓷陶瓷原料原料纯碱、石灰石、纯碱、石灰石、石英石英粘土、粘土、石

7、灰石石灰石粘土粘土反应反应原理原理CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2NaCO3+SiO2Na2SiO3+CO2高温下发生复高温下发生复杂的物理、化杂的物理、化学变化学变化烧结时发生复杂物理、烧结时发生复杂物理、化学变化化学变化反应反应条件条件高温高温高温高温高温高温生产生产过程过程原料原料熔体熔体玻璃玻璃磨磨烧烧磨磨混合混合成型成型干燥干燥凝结凝结冷却冷却陶器陶器高温高温高温高温强热强热冷却冷却主要主要成分成分SiO2CaSiO3Na2SiO3硅酸二钙硅酸二钙:2CaOSiO2硅酸三钙硅酸三钙:3CaOSiO2铝酸三钙铝酸三钙:3CaOAl2O3硅酸盐硅酸盐特性特性非晶体非晶体，透明、无

8、，透明、无固定熔点，可在一固定熔点，可在一定温度范围内软化定温度范围内软化水硬性水硬性：无论在水中还是：无论在水中还是在空气中均能硬化（是不在空气中均能硬化（是不可逆过程）可逆过程）抗氧化、抗酸碱腐抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘蚀、耐高温、绝缘种类种类普通玻璃、特种玻普通玻璃、特种玻璃璃不同标号不同标号土器、陶器、瓷器、土器、陶器、瓷器、炻器等炻器等用途用途化学仪器、光学仪化学仪器、光学仪器、运动器材、通器、运动器材、通讯器材、窗玻璃、讯器材、窗玻璃、玻璃瓶、杯玻璃瓶、杯建筑材料建筑材料(1)化学实验中的坩化学实验中的坩埚、蒸发皿埚、蒸发皿(2)建筑建筑中的砖、瓦中的砖、瓦(3)电器电器中的

9、绝缘瓷中的绝缘瓷高温结构陶瓷在航天事业的运用原因是因为它具有耐高温，耐氧化，超强，超硬的特点。它可以在各种的环境下使用。同时也是造汽车发动机，喷气发动机的理想材料，大大提高能源的利用率。高温结构陶瓷几种新型陶瓷材料几种新型陶瓷材料 生物陶瓷这种陶瓷强度大，韧性好，与人体亲和力好。是目前人体骨骼和牙齿的重要移植材料。在这一领域，我国处于领先水平。高压钠灯高压钠灯透明氧化铝陶瓷透明氧化铝陶瓷硅元素硅元素单质硅单质硅F2，HF，NaOH 加热能与某加热能与某些非金属单些非金属单质反应（质反应（O2、Cl2）O2二氧化硅是光导纤维二氧化硅是光导纤维的主要原料，光导纤的主要原料，光导纤维可用作通讯材料和

10、维可用作通讯材料和制造医用内窥镜等制造医用内窥镜等硅可制造集成路、硅可制造集成路、太阳能电池等；硅太阳能电池等；硅合金可用来制造变合金可用来制造变压器铁芯、耐酸设压器铁芯、耐酸设备等。备等。C 高温高温HF无游离态无游离态常温不活泼常温不活泼只有化合态只有化合态SiO2硅酸盐硅酸盐Na2SiO3、CaSiO3知识整合：知识整合：同步练习同步练习3.3.下列有关硅的化合物说法正确的是下列有关硅的化合物说法正确的是A.SiOA.SiO2 2与与COCO2 2相似，由一个硅原子和两个氧原子构成一个相似，由一个硅原子和两个氧原子构成一个SiOSiO2 2分子分子B.B.硅酸盐一般不溶于水，它是水泥、陶

11、瓷、玻璃的主要成分硅酸盐一般不溶于水，它是水泥、陶瓷、玻璃的主要成分C.HC.H2 2SiOSiO3 3既可由既可由SiOSiO2 2溶于水制得，也可由溶于水制得，也可由NaNa2 2SiOSiO3 3和其他酸和其他酸(如盐酸如盐酸)反应反应制得制得D.SiOD.SiO2 2是酸性氧化物，能和碱反应，不能和酸反应是酸性氧化物，能和碱反应，不能和酸反应【易错选项易错选项】A AB【易错剖析易错剖析】(1)(1)易错选项分析易错选项分析错选错选A A的原因在于对的原因在于对SiOSiO2 2这个化学式分析不到位。这个化学式分析不到位。SiOSiO2 2并不是说一个硅原并不是说一个硅原子结合两个氧原

12、子形成一个子结合两个氧原子形成一个SiOSiO2 2分子；正确的是分子；正确的是SiOSiO2 2是由硅原子和氧原是由硅原子和氧原子形成的立体网状结构，在这个网状结构中，硅原子与氧原子个数比是子形成的立体网状结构，在这个网状结构中，硅原子与氧原子个数比是1212。4.4.下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是下列关于硅单质及其化合物的说法正确的是()()硅是构成一些岩石和矿物的基本元素硅是构成一些岩石和矿物的基本元素水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品水泥、玻璃、水晶饰物都是硅酸盐制品高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维陶瓷是人类应用很早的硅酸盐材料陶瓷是人类应用

13、很早的硅酸盐材料A.B.A.B.C.D.C.D.【解析解析】选选C C。光导纤维的成分是。光导纤维的成分是SiOSiO2 2，错；水晶的主要成分是错；水晶的主要成分是SiOSiO2 2，而不是硅酸盐，而不是硅酸盐，错。硅酸盐是一些岩石的成分，错。硅酸盐是一些岩石的成分，对，陶瓷的主要成对，陶瓷的主要成分为硅酸盐，分为硅酸盐，对。对。C5.5.石灰石是许多工业的原料之一，但生产下列物质时不需要石灰石的是石灰石是许多工业的原料之一，但生产下列物质时不需要石灰石的是()A.A.硅酸硅酸 B.B.水泥水泥C.C.玻璃玻璃 D.D.生石灰生石灰【解析解析】选选A A。硅酸的制取需要硅酸盐和较强的酸，不需

14、要石灰石，。硅酸的制取需要硅酸盐和较强的酸，不需要石灰石，A A项项符合题意。符合题意。A6.6.对于化学方程式对于化学方程式SiOSiO2 2+3C SiC+2CO+3C SiC+2CO，有关叙述正确，有关叙述正确的是的是()()A.A.反应中反应中SiOSiO2 2是氧化剂，是氧化剂，C C是还原剂是还原剂B.B.硅元素被还原了，碳元素被氧化了硅元素被还原了，碳元素被氧化了C.C.在反应中在反应中C C既是氧化剂又是还原剂既是氧化剂又是还原剂D.D.在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2121【解析解析】选选C C。从反应方程式可以看出，只有碳元素化

15、合价。从反应方程式可以看出，只有碳元素化合价发生了变化，在反应中碳既是氧化剂又是还原剂，且氧化发生了变化，在反应中碳既是氧化剂又是还原剂，且氧化剂和还原剂质量比为剂和还原剂质量比为1212。C7.(7.(双选双选)2010)2010年年1111月月1111日，乾隆官窑日，乾隆官窑“青花红彩龙纹如意耳葫芦瓶青花红彩龙纹如意耳葫芦瓶”以以8 8 344344万元成交，创下国内瓷器拍卖最高纪录。瓷器是传统的无机硅酸盐产万元成交，创下国内瓷器拍卖最高纪录。瓷器是传统的无机硅酸盐产品，下列试剂可用于洗涤瓷器的是品，下列试剂可用于洗涤瓷器的是()()A.A.烧碱溶液烧碱溶液 B.B.氢氟酸氢氟酸C.C.水

16、水 D.D.硝酸溶液硝酸溶液【解析解析】选选C C、D D。瓷器的成分中含有二氧化硅，二氧化硅可与烧碱溶液、。瓷器的成分中含有二氧化硅，二氧化硅可与烧碱溶液、氢氟酸反应。氢氟酸反应。CD8.8.硅是重要的工业原料。硅是重要的工业原料。(1)(1)写出工业制硅的化学方程式写出工业制硅的化学方程式_。(2)(2)工业上由粗硅制取高纯硅有如下反应：工业上由粗硅制取高纯硅有如下反应：Si(s)+3HCl(g)SiHClSi(s)+3HCl(g)SiHCl3 3(g)+H(g)+H2 2(g)(g)(放热放热381 kJ)381 kJ)SiHClSiHCl3 3(g)+H(g)+H2 2(g)Si(s)

17、+3HCl(g)(g)Si(s)+3HCl(g)对上述反应的说法，正确的是对上述反应的说法，正确的是_。A.A.均为置换反应和氧化还原反应均为置换反应和氧化还原反应B.B.反应反应、实际上互为可逆反应实际上互为可逆反应C.C.由于反应由于反应放热，则反应放热，则反应一定吸热一定吸热D.D.由上述反应可知硅的还原性比氢气强由上述反应可知硅的还原性比氢气强950 950=【解析解析】工工业上用炭还原二氧化硅制硅；从粗硅制取高纯硅的两反应分业上用炭还原二氧化硅制硅；从粗硅制取高纯硅的两反应分析，两反应均为置换反应，也必然是氧化还原反应。两反应条件不同，析，两反应均为置换反应，也必然是氧化还原反应。两

18、反应条件不同，所以不是可逆反应。反应所以不是可逆反应。反应放热，相反反应放热，相反反应必吸热。由方程式并不能必吸热。由方程式并不能比较出比较出H H2 2和硅还原性的强弱。和硅还原性的强弱。答案：答案：(1)SiO(1)SiO2 2+2C Si+2CO+2C Si+2CO(2)A(2)A、C C9.9.无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两类。无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两类。(1)(1)硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列属于硅酸盐产品的是硅酸盐材料是传统无机非金属材料，下列属于硅酸盐产品的是_。玻璃玻璃 陶瓷陶瓷石英玻璃石英玻璃 硅芯片硅芯片

19、光导纤维光导纤维 水泥水泥砖瓦砖瓦(2)(2)制造普通玻璃的主要原料是制造普通玻璃的主要原料是_、_、_，发生的主要反应，发生的主要反应有有_、_。(3)(3)水泥是重要的工业原料，据统计，水泥是重要的工业原料，据统计，20102010年二季度我国水泥产量为年二季度我国水泥产量为51 51 262262万吨，同比增长万吨，同比增长14.7%14.7%。水泥具有。水泥具有_性，与水掺和搅拌并静置后，性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬。很容易凝固变硬。(4)(4)磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造人造骨骼，这是磷酸钙陶瓷是一种新型无机非金属材料，可用于制造人造骨骼，这是利用了这类

20、材料具有利用了这类材料具有_。A.A.耐高温的特性耐高温的特性 B.B.电学特性电学特性C.C.光学特性光学特性 D.D.生物功能生物功能【解析解析】石英玻璃、光导纤维的主要成分都是二氧化硅，硅芯片是高纯石英玻璃、光导纤维的主要成分都是二氧化硅，硅芯片是高纯度的硅；制造普通玻璃的主要原料有纯碱、石灰石、石英；水泥具有水度的硅；制造普通玻璃的主要原料有纯碱、石灰石、石英；水泥具有水硬性；磷酸钙陶瓷可用于人体，则是利用其生物功能。硬性；磷酸钙陶瓷可用于人体，则是利用其生物功能。答案：答案：(1)(1)(2)(2)纯碱纯碱 石灰石石灰石 石英石英NaNa2 2COCO3 3+SiO+SiO2 2 N

21、a Na2 2SiOSiO3 3+CO+CO2 2CaCOCaCO3 3+SiO+SiO2 2 CaSiO CaSiO3 3+CO+CO2 2(3)(3)水硬水硬(4)D(4)D ACAC10.10.（双（双选选）下列叙述正确的是（）下列叙述正确的是（）A.A.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体的主要成分相同石灰窑、玻璃熔炉出来的气体的主要成分相同B.B.用石灰抹用石灰抹墙墙和用水泥砌和用水泥砌墙过墙过程的硬化原理相同程的硬化原理相同C.C.玻璃、陶瓷、水泥容器均不能玻璃、陶瓷、水泥容器均不能贮贮存存氢氢氟酸氟酸D.D.任何酸均不能与酸性氧化物反任何酸均不能与酸性氧化物反应应 1111根据水泥、玻璃和

22、陶瓷的生根据水泥、玻璃和陶瓷的生产过产过程，程，总结总结出硅酸出硅酸盐盐工工业业的一般特点是的一般特点是()原料一定有含硅元素的物原料一定有含硅元素的物质质生成物是硅酸生成物是硅酸盐盐反反应应条件是高温条件是高温发发生复生复杂杂的物理、化学的物理、化学变变化化A A和和 B BC C D DD D4 4石英玻璃是用石英玻璃是用较纯净较纯净的二氧化硅制成的。下列关于二氧化硅和石的二氧化硅制成的。下列关于二氧化硅和石英玻璃的有关英玻璃的有关说说法不正确的是法不正确的是()A A二氧化硅晶体中二氧化硅晶体中SiSi、O O原子个数比原子个数比为为1212B B石英玻璃中含有硅酸石英玻璃中含有硅酸盐盐

23、、二氧化硅，耐任何酸碱腐、二氧化硅，耐任何酸碱腐蚀蚀C C石英玻璃制成的光石英玻璃制成的光导纤维导纤维是一种新型无机非金属材料是一种新型无机非金属材料D D石英玻璃有石英玻璃有较较高的熔点高的熔点BDBD解析：解析：石英玻璃中的石英玻璃中的SiOSiO2 2与与氢氢氟酸反氟酸反应应，也可与，也可与NaOHNaOH溶液溶液反反应应，B B错错；石英玻璃属玻璃；石英玻璃属玻璃态态物物质质，无固定熔点，无固定熔点，D D错错。1212青花瓷青花瓷中所描中所描绘绘的的“瓶身描瓶身描绘绘的牡丹一如你初的牡丹一如你初妆妆”、“色色白花青的白花青的锦鲤跃锦鲤跃然于碗底然于碗底”等等图图案案让让人人赏赏心悦目

24、，但古瓷中所用心悦目，但古瓷中所用颜颜料成分一直是个料成分一直是个谜谜，近年来科学家才得知大多，近年来科学家才得知大多为为硅酸硅酸盐盐，如，如蓝蓝紫色的硅酸紫色的硅酸铜钡铜钡(BaCuSi(BaCuSi2 2OxOx，铜为铜为2 2价价)，下列关于硅酸，下列关于硅酸铜钡铜钡的的说说法不正确的是法不正确的是()A A可用氧化物形式表示可用氧化物形式表示为为BaOBaOCuOCuO2SiO2SiO2 2B B性性质稳质稳定，不易脱色定，不易脱色C C易溶解于易溶解于强强酸和酸和强强碱碱D Dx x等于等于6 6C C1313磷酸磷酸钙钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可用于制陶瓷也是一种新型无机

25、非金属材料，它可用于制造人造骨骼，造人造骨骼，这这是利用是利用这类这类材料的材料的()A A耐高温的特性耐高温的特性 B B电电学特性学特性C C光学特性光学特性 D D生物功能生物功能解析：解析：能用于制造人造骨骼，能用于制造人造骨骼，说说明明该该陶瓷具有生物功能。陶瓷具有生物功能。D D1313磷酸磷酸钙钙陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可用于制陶瓷也是一种新型无机非金属材料，它可用于制造人造骨骼，造人造骨骼，这这是利用是利用这类这类材料的材料的()A A耐高温的特性耐高温的特性 B B电电学特性学特性C C光学特性光学特性 D D生物功能生物功能解析：解析：能用于制造人造骨骼，能用于制

26、造人造骨骼，说说明明该该陶瓷具有生物功能。陶瓷具有生物功能。D D1414气凝胶的气凝胶的应应用被英国用被英国泰晤士泰晤士报报评为评为20072007年度最受关注年度最受关注的十大新的十大新闻闻。气凝胶是一种世界上最。气凝胶是一种世界上最轻轻的固体，密度的固体，密度仅为仅为5 5 mgmgcmcm3 3，被称，被称为为“固固态态烟烟”。非常。非常坚坚固耐用，它可以承受相当于固耐用，它可以承受相当于自身重量几千倍的自身重量几千倍的压压力，在温度达到力，在温度达到1 2001 200C C时时才会熔化，才会熔化，绝热绝热性能十分性能十分优优越，其成分是二氧化硅，下列越，其成分是二氧化硅，下列说说法

27、正确的是法正确的是()A A该该材料有良好的材料有良好的导电导电性能性能B B硅原子与氧原子硅原子与氧原子间间以共价以共价键连键连接接C C石灰石的主要成分也是二氧化硅石灰石的主要成分也是二氧化硅D D其中的二氧化硅以分子的形式存在其中的二氧化硅以分子的形式存在B B解析解析：气凝胶是一种新材料，由其气凝胶是一种新材料，由其坚坚固、耐高温、固、耐高温、绝热绝热性能性能好的性好的性质质不不难难推出，推出，组组成它的材料是原子晶体，成它的材料是原子晶体，这这正好与二氧正好与二氧化硅是原子晶体相符。原子晶体化硅是原子晶体相符。原子晶体导电导电能力差，没有能力差，没有单单个的分子，个的分子，因此因此A A、D D不正确，而石灰石的主要成分是碳酸不正确，而石灰石的主要成分是碳酸钙钙，故，故选选B B。谢谢!