硅 無機非金屬材料 魯科必修PPT課件

1、聯(lián)想聯(lián)想質(zhì)疑質(zhì)疑1 1、無機非金屬材料主要有哪些種類？、無機非金屬材料主要有哪些種類？ 它們有何共同特點？它們有何共同特點？2 2、什么是半導體材料？現(xiàn)在用途最廣的、什么是半導體材料？現(xiàn)在用途最廣的 半導體材料是什么？半導體材料是什么？3 3、寫出硅的原子結(jié)構(gòu)簡圖，與所學的哪、寫出硅的原子結(jié)構(gòu)簡圖，與所學的哪 種元素的原子結(jié)構(gòu)有相似之處？種元素的原子結(jié)構(gòu)有相似之處？4 4、硅屬于哪一類物質(zhì)，預測它可能具有、硅屬于哪一類物質(zhì)，預測它可能具有 怎樣的性質(zhì)？怎樣的性質(zhì)？第1頁/共15頁一、硅的性質(zhì)與用途一、硅的性質(zhì)與用途1、自然界中存在形式。、自然界中存在形式。2、硅是否有同素異形體？、硅是否有同素

2、異形體？3、硅有那些化學性質(zhì)？、硅有那些化學性質(zhì)？4、硅的用途、硅的用途5、工業(yè)上、工業(yè)上 如何生產(chǎn)硅？如何生產(chǎn)硅？ 硅第2頁/共15頁常溫下很穩(wěn)定，在高溫或點常溫下很穩(wěn)定，在高溫或點燃的條件下有較強還原性。燃的條件下有較強還原性。C+O2 CO22C+O2 2COC+CO2 2COC+CuO CO+CuC+H2O(氣氣) CO+H2C+2H2SO4(濃濃) CO2 +2SO2+2H2OC+4HNO3(濃濃) CO2 +4NO2+2H2O【閱讀小結(jié)】碳與硅化學性質(zhì)比較碳與硅化學性質(zhì)比較點燃 高溫高溫 點燃 碳（ C ） 硅（Si） 常溫下很穩(wěn)定，高溫時也能發(fā)生反應。Si+O2 = SiO2Si

3、+2Cl2=SiCl4Si+2F2=SiF4Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 + 2H2 Si+4HF=SiF4+2H2第3頁/共15頁【閱讀小結(jié)】硅的工業(yè)制法與用途硅的工業(yè)制法與用途制粗硅：SiO2 +2C = Si + 2CO高溫提 純：Si+2Cl2=SiCl4高溫SiCl4+2H2=Si+4HCl高溫（高純硅）硅鐵硅錳合金第4頁/共15頁二、SiO2與光導纖維第5頁/共15頁【閱讀小結(jié)】 CO2與SiO2的比較化學式化學式CO2SiO2分類分類酸性氧化物酸性氧化物物理物理性質(zhì)性質(zhì)(1)無色無味氣體無色無味氣體(2)能溶于水能溶于水(1:1常溫常溫)(3)比空氣重比空氣重(4)無

4、毒無毒(1)無色晶體(2)不溶于水(3)熔、沸點較高(4)硬度大酸性氧化物第6頁/共15頁化化學學性性質(zhì)質(zhì)(1)酸性氧化物酸性氧化物CO2+H2O= H2CO3CO2+CaO= CaCO3CO2+2OH- = CO3 2- +H2O(2)弱氧化性弱氧化性CO2+C = 2CO(3)與鹽反應與鹽反應(在溶液中在溶液中)CO2+Na2CO3+H2O= 2NaHCO3(4)不與酸反應不與酸反應(1)酸性氧化物酸性氧化物(2)弱氧化性弱氧化性(3)與鹽反應與鹽反應(固體固體)(4)與氫氟酸反應與氫氟酸反應高溫高溫高溫不與水反應SiO2+CaO= CaSiO3SiO2+2OH- = SiO3 2- +H

5、2O高溫SiO2+2C= Si+2CO SiO2+CaCO3 = CaSiO 3 +CO2高溫SiO2+4HF=SiF4+2H2O (腐蝕玻璃）第7頁/共15頁制制法法與與用用途途(1)工業(yè)法工業(yè)法CaCO3=CaO+CO2(2)實驗室制法實驗室制法CaCO3+2H+=Ca2+H2O+CO2(1)化工原料：制純堿、化工原料：制純堿、尿素；尿素；(2)滅火滅火(3)干冰用人工降雨；干冰用人工降雨；(4)制碳酸飲料等制碳酸飲料等高溫天然存在：石英 水晶 硅藻土(1)水晶用于制造電子儀器的重要部件、光學儀器、工藝品(2)光導纖維原料(3)制玻璃第8頁/共15頁三、硅酸鹽與無機非金屬材料玻璃玻璃水泥水

6、泥陶瓷陶瓷原料原料純堿、石灰石、純堿、石灰石、石英石英粘土、粘土、石灰石石灰石粘土粘土反應反應原理原理CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2NaCO3+SiO2Na2SiO3+CO2高溫下發(fā)生高溫下發(fā)生復雜的物理、復雜的物理、化學變化化學變化燒結(jié)時發(fā)生復雜燒結(jié)時發(fā)生復雜物理、化學變化物理、化學變化反應反應條件條件高溫高溫高溫高溫高溫高溫生產(chǎn)生產(chǎn)過程過程原料原料熔體熔體玻璃玻璃磨磨燒燒磨磨混合混合成型成型干燥干燥凝結(jié)凝結(jié)冷卻冷卻陶器陶器高溫高溫強熱冷卻第9頁/共15頁主要主要成分成分SiO2CaSiO3Na2SiO3硅酸二硅酸二鈣鈣:2CaOSiO2硅酸三硅酸三鈣鈣:3CaOSiO2鋁酸三鈣鋁

7、酸三鈣:3CaOAl2O3硅酸鹽硅酸鹽特性特性非晶體非晶體，透明、，透明、無固定熔點，無固定熔點，可在一定溫度可在一定溫度范圍內(nèi)軟化范圍內(nèi)軟化水硬性水硬性：無論在水：無論在水中還是在空氣中均中還是在空氣中均能硬化（是不可逆能硬化（是不可逆過程）過程）抗氧化、抗酸抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高堿腐蝕、耐高溫、絕緣溫、絕緣種類種類普通玻璃、特普通玻璃、特種玻璃種玻璃不同標號不同標號土器、陶器、土器、陶器、瓷器、炻器等瓷器、炻器等用途用途化學儀器、光化學儀器、光學儀器、運動學儀器、運動器材、通訊器器材、通訊器材、窗玻璃、材、窗玻璃、玻璃瓶、杯玻璃瓶、杯建筑材料建筑材料(1)化學實驗中化學實驗中的坩堝、蒸發(fā)

8、的坩堝、蒸發(fā)皿皿(2)建筑中的建筑中的磚、瓦磚、瓦(3)電器電器中的絕緣瓷中的絕緣瓷第10頁/共15頁傳統(tǒng)無機非金屬材料與新型無機非金屬材料的特性對比材料材料傳統(tǒng)傳統(tǒng)新型新型種類種類普通水泥普通水泥普通玻璃普通玻璃粘土質(zhì)陶瓷粘土質(zhì)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷生物陶瓷生物陶瓷壓電陶瓷壓電陶瓷光導纖維光導纖維特性特性耐腐蝕、耐高溫耐腐蝕、耐高溫質(zhì)脆、經(jīng)不起熱質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊沖擊耐高溫、高強度耐高溫、高強度具有電學特征具有電學特征具有光學特性具有光學特性具有生物功能具有生物功能第11頁/共15頁 5、新型無機非金屬材料的主要品種、性 能及用途氧化鋁（氧化鋁（ Al2O3）陶瓷）陶瓷（人造剛玉）（人

9、造剛玉）主要主要特性特性高熔點；高硬度；可制成透明高熔點；高硬度；可制成透明陶瓷；無毒、不溶于水，強度高；陶瓷；無毒、不溶于水，強度高；對人體有較好的適應性對人體有較好的適應性 主要主要用途用途高級耐火材料，剛玉球磨機；高壓鈉高級耐火材料，剛玉球磨機；高壓鈉燈的燈管、人造骨、人造牙、人造心燈的燈管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造關節(jié)等瓣膜、人造關節(jié)等第12頁/共15頁氮化硅（氮化硅（Si3N4）陶瓷陶瓷主要主要特性特性超硬度，耐磨損；抗腐蝕，高溫超硬度，耐磨損；抗腐蝕，高溫時也抗氧化；抗冷熱沖擊而不碎裂；時也抗氧化；抗冷熱沖擊而不碎裂；耐高溫且不易傳熱；本身具有潤耐高溫且不易傳熱；本身具有潤滑性滑性