《第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角

1、第四章 非金屬及其化合物第一節(jié) 無機(jī)非金屬材料的主角 硅1硅元素(silicon)在地殼中的含量氧48.6%硅26.3%鋁7.73%鐵4.75%鈣3.45%鈉2.74%鉀2.47%鎂2.00%氫0.16%其他1.20%硅26.3%2 硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的90%以上。 3硅的分布與存在存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)分布：自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。4Si最外層電子數(shù)是4，碳也是。思考2：碳、硅原子主要顯幾價？正四價（+4價）思考1：硅原子最外層電子數(shù)是多少？+142 8 4561、硅的工業(yè)制法 ： 粗硅

2、： 純硅：2C+ SiO2= Si+2CO高溫Si+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si+4HCl高溫一、硅單質(zhì)72.物理性質(zhì)結(jié)構(gòu)類似金剛石，為硬而脆的灰黑色固體, 熔點(diǎn)高,硬度大。83.化學(xué)性質(zhì)在常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑Si + O2 = SiO2Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 +2H2Si+2Cl2=SiCl494.用途 晶體硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料硅太陽能電池利用硅的半導(dǎo)體性能，制成光電池 ，將光能轉(zhuǎn)化為電能。10太陽能電池11電腦的中央處理器（CPU）硅芯片的使用，使

3、計(jì)算機(jī)的體積已縮小到筆記本一樣大小了。12大規(guī)模集成電路1314硅的用途非常廣泛，可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件，還可以制太陽能電池，制鋁合金、鐵合金等多種合金。硅芯片15 在美國舊金山，有個最大的高科技工業(yè)園區(qū)，稱之為“硅谷”，它是現(xiàn)代電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)發(fā)展的基地。這說明硅在電子工業(yè)革命中起著非常重要作用。以硅為基礎(chǔ)而制成的晶體管是計(jì)算機(jī)的心臟。 硅在電子工業(yè)中重要作用16二氧化硅(SiO2) 二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石。是一種堅(jiān)硬難熔的固體。 硅石硅礦山二、二氧化硅和硅酸171.二氧化硅的存在硅石(天然)結(jié)晶形無定形二、二氧化硅18水晶晶體二氧化硅

4、19瑪 瑙瑪瑙20無定形二氧化硅21 硅藻土 中國硅藻土資源豐富。全國10個省(區(qū))有硅藻土礦產(chǎn)出。探明儲量的礦區(qū)有354處，總保有儲量礦石3.85億噸。僅次于美國，居世界第2位。在地區(qū)分布上，以吉林最多，占全國儲量的54.8%，云南、福建、河北等地次之。礦床類型主要為火山物源沉積型礦床(吉林長白、山東臨胸、浙江嵊州市硅藻土礦等)和陸源沉積型(云南尋甸、四川米易硅藻土礦等)礦床。22SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖2.二氧化硅的結(jié)構(gòu).SiO2原子晶體23SiO二氧化硅的晶體結(jié)構(gòu)示意圖SiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定 24堅(jiān)硬難熔的固體，熔沸點(diǎn)比較高，不溶于水，硬度比較大。3.二氧

5、化硅物理性質(zhì)25實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎？ 防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。264.二氧化硅化學(xué)性質(zhì)不能與水反應(yīng) SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3 高溫 是酸性氧化物SiO2 + 2OH =SiO3 2-+ H2O27 不與酸反應(yīng)（除氫氟酸以外）SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O在高溫下與碳酸鹽的反應(yīng)SiO2+Na2CO3=CO2 +Na2SiO3高溫SiO2+CaCO3=CO2 +CaSiO3高溫玻璃花雕刻工藝和化學(xué)有什么關(guān)系？28弱的氧化性

6、SiO2+2C= Si+2CO高溫29實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)提供下列試劑瓶, 細(xì)口磨口塞玻璃瓶廣口瓶細(xì)口橡皮塞玻璃瓶棕色廣口瓶細(xì)口塑料瓶，如何存放下列藥品?依據(jù)是什么?a.二氧化硅_b.氫氧化鈉溶液c.硝酸銀晶體_ d.氫氟酸_e.濃硫酸_30二氧化硅(SiO2）二氧化碳(CO2)物理性質(zhì)熔沸點(diǎn)高、硬度大熔沸點(diǎn)低硬度小與水反應(yīng) 不反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3與堿反應(yīng)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OCO2+2NaOH=Na2CO3+H2O與堿性氧化物反應(yīng)SiO2+CaO= Ca SiO3CO2+Na2O= Na2CO3與酸反應(yīng)SiO2+4HF=SiF4+2H2O 不反應(yīng)與碳反應(yīng)SiO2+2C=

7、Si+2COCO2+C= 2CO高溫高溫高溫315、二氧化硅的用途由于SiO2具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能加上SiO2在自然界的廣泛存在，因此從古到今都被人類廣泛地應(yīng)用。32光學(xué)纖維胃鏡33 石 英 制 品34水晶35石英、瑪瑙36二氧化硅用來制光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維就是比頭發(fā)絲還細(xì)的、能傳導(dǎo)光信號的玻璃絲。制造光導(dǎo)纖維的材料就是二氧化硅。光導(dǎo)纖維主要用于通訊、傳感、測量等，光纖通訊的優(yōu)點(diǎn)就是通信容量大，一對光纖上可同時傳送3萬門電話。 37硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成干膠，稱為“硅膠”。酸性較弱，比碳酸的酸性還弱。三、硅酸(H2SiO3) 干燥硅膠 濕硅膠38（1）硅酸的制備Na2SiO3+2HCl=2N

8、aCl+H2SiO3（2）硅酸的性質(zhì) 不穩(wěn)定性 弱酸性 H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3H2SiO3=H2O+SiO2加熱Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO339（3）硅膠(SiO2）制備：H2SiO3 硅酸凝膠 硅酸干凝膠 “硅膠”用途：硅膠多孔，吸附水份能力強(qiáng)，常用作實(shí)驗(yàn)室和袋裝食品，瓶裝藥品等的干燥劑，也可以用作催化劑的載體。401、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是（ ）A.溶解性：CO2 H2CO3C.熔點(diǎn)：SiO2 CO2（干冰） D.硬度： SiO2 CO2 C41 2、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來盛裝的是（ ）A.

9、燒堿溶液 B.濃硫酸 C.氫氟酸 D.碳酸鈉溶液 C423、要除去SiO2中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（ ）A.純堿溶液 B 鹽酸 C 硫酸 D 苛性鈉溶液B43四、硅酸鹽硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固態(tài)化合物，一般都不溶于水。1.含義：硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱 44 2.硅酸鹽的表示方法： 化學(xué)式法：氧化物法：硅酸鈉：Na2SiO3硅酸鈣：CaSiO3硅酸鈉：Na2O SiO2硅酸鈣： CaO SiO245高嶺石：Al2O3 2SiO2 2H2O石棉：CaO 3MgO 4SiO2 沸石：Na2 O Al2O3 3SiO2 2H2O云母： K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O長

10、石：K2O Al2O3 6SiO2 水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2 玻璃：Na2 O CaO 6SiO2粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O46最簡單的硅酸鹽是硅酸鈉（Na2SiO3），其水溶液俗稱為水玻璃，硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕，可用作肥皂填料、木材防火劑等 。3.硅酸鈉（Na2SiO3）47關(guān)于硅酸鹽說明：1.除硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸銨以外均難溶于水2.硅酸鈉是常見的可溶性硅酸鹽之一，俗稱泡花堿；它的水溶液俗稱水玻璃，是一種粘合劑；硅酸和二氧化硅的制備：水玻璃可保存玻璃瓶中,但不能使用玻璃塞,要用橡膠塞較強(qiáng)酸和可溶性硅酸鹽反應(yīng)制硅酸2HCl + Na2SiO3 + H2

11、O = H4SiO4+ 2NaClH4SiO4 H2SiO3 SiO2常溫分解受熱分解48無機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃四、硅酸鹽工業(yè)49t50 水泥是一種非常重要的建筑材料。萬丈高樓平地起，穿針引線是水泥。51生產(chǎn)過程：黏土和石灰石兩磨、一燒。研磨煅燒再磨成細(xì)粉；硅酸三鈣(3CaOSiO2)硅酸二鈣(2CaOSiO2) 混合物鋁酸三鈣(3CaOAl2O3)水泥的生產(chǎn)原料：普通硅酸鹽水泥的成分：1 、水泥 52水泥的性能：水泥具有水硬性。水泥、沙子和水的混合物建筑黏合劑。水泥、沙子和碎石的混合物。 混凝土：水泥砂漿：532、玻璃：生產(chǎn)過程： 純堿、石灰石和石英。Na2CO3+SiO2=N

12、a2SiO3+CO2CaCO3 +SiO2=CaSiO3 + CO2高溫 高溫 玻璃的生產(chǎn)原料：54普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2組成的混合物?；騈a2OCaO6SiO2；玻璃無固定的熔沸點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)軟化。 玻璃的性能：55563、陶瓷： 陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優(yōu)點(diǎn)，因此，陶瓷制品一直為人們所喜愛。家用陶瓷江蘇宜興，有陶都之稱。57隋帶燒制的三彩陶駱駝58瓷器是中華文明的象征。在許多拉丁語系國家中，“瓷器”和“中國”都以“CHINA”用同一字母拼音表示。江西景德鎮(zhèn)。 江西景德鎮(zhèn)所燒制的薄胎瓷器被譽(yù)為：“潔如玉、明如鏡、薄如紙、聲如

13、罄?！?我國素有“瓷都”之稱的地方 59江西景德鎮(zhèn)所燒制的瓷器6061傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥新型無機(jī)非金屬材料：新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等62新型無機(jī)非金屬材料：1、新型無機(jī)非金屬材料的特征：（1）耐高溫、強(qiáng)度高； （2）具有電學(xué)性質(zhì)； （3）具有光學(xué)性質(zhì)； （4）具有生物功能；632、結(jié)構(gòu)材料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：(1)氧化鋁陶瓷(人造剛玉)：氧化鋁透明陶瓷管氧化鋁陶瓷制品64 高壓鈉燈的燈管就是用氧化鋁陶瓷制作的。高壓鈉燈是發(fā)光效率很高的一種電光源，光色金白，在它的燈光下看物清晰，不刺眼。平均壽命長達(dá)1萬小時2萬小時，比高壓汞燈壽命長2倍，是白熾燈壽命的10倍，是目前壽命最長的燈。65高壓鈉燈透明氧化鋁陶瓷66注：鈉蒸氣放電發(fā)光問題早在1950年就得以解決，由于沒有一種能抵御高溫鈉蒸氣（1400）強(qiáng)烈腐蝕的特殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高壓鈉