文 化學硅課件1

第一節(jié)無機非金屬材料——硅Si-26.30%美麗的玻璃雕花藝術瓷器（china）是中國最偉大的創(chuàng)造之一秦磚漢瓦秦始皇陵兵馬俑硅太陽能電池硅芯片是各種計算機、微電子產(chǎn)品的核心價值5元的沙子SiO2Si點沙成金價值5000元的芯片科學視野

1、Si在自然界中無游離態(tài)。2、以化合態(tài)存在：硅的氧化物和硅酸鹽。硅的存在與分布無機非金屬材料的主角——硅硅的氧化物和硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤，約占地殼質(zhì)量的90%以上。因此，硅在無機非金屬材料中扮演主要角色。硅和碳一樣,其原子既不易失去電子，也不易得到電子，所以硅的化學性質(zhì)不活潑,主要形成四價化合物．CSi碳是構成有機物的主要元素硅是構成巖石和許多礦物的主要元素從原子結構認識硅C(碳)Si(硅)

Ge(鍺)Sn(錫)Pb(鉛)硅有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體物性：化性：1、灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體2、熔點高、硬度大3、導電性介于導體和絕緣體之間硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下，與氫氟酸、氟氣、強堿反應。加熱情況下，也能跟一些非金屬(Cl2O2)反應。一、硅單質(zhì)2、與氫氟酸反應：Si+4HF==SiF4↑+2H2↑1、與氟氣反應：Si+2F2==SiF4（氣體）Si+O2==SiO25、與氧氣反應加熱4、與氯氣反應：Si+2Cl2==SiCl4（氣體）加熱3、與強堿溶液反應：Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑化性：制備：2C+SiO2＝Si+2CO↑（粗硅）高溫科學視野主要成份：SiO2水晶瑪瑙結晶形（石英晶體）無定形——硅藻土水晶瑪瑙二、二氧化硅（SiO2）1、存在:硅石無色透明彩色環(huán)帶或?qū)訝頢iO2的物理性質(zhì)純凈的SiO2是無色透明的晶體不溶于水，硬度和熔點都很高。4、二氧化硅的化學性質(zhì)1、具有酸性氧化物的通性SiO2

＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O（其溶液俗稱水玻璃，有粘性）高溫SiO2＋CaO

CaSiO3注意：SiO2不溶于水，不能和水反應生成硅酸化學性質(zhì)很不活潑，氫氟酸（HF）是唯一可以與之反應的酸。SiO2+4HF=SiF4?+2H2O玻璃中含有SiO2，所以可以用HF來刻蝕玻璃。2、特殊性在玻璃表面涂上一層石蠟在石蠟上雕刻出花紋，向挖空部分加少量氫氟酸洗掉酸并去掉石蠟3、弱氧化性Si02高溫下與C作用可制取粗硅

2C+SiO2

＝Si+2CO↑高溫石英坩堝SiO2的用途四、硅酸鹽結構復雜，一般不溶于水，化學性質(zhì)很穩(wěn)定硅酸鈉（Na2SiO3),

其水溶液俗稱水玻璃，是制備硅膠和木材防火劑等的原料。是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱硅酸鹽工業(yè)簡介

二、玻璃工業(yè)一、水泥工業(yè)三、陶瓷水泥工業(yè)原料設備生產(chǎn)過程反應條件水泥成分水泥應用

硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣石灰石、粘土、輔助原料（石膏）水泥回轉(zhuǎn)窯高溫磨→燒→磨建筑粘合劑3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3水泥、砂子、碎石建造橋梁、廠房建造高樓大廈等高大建筑等水泥、砂子、水建筑用粘合劑水泥、砂子、碎石、鋼筋五光十色的玻璃世界（1）玻璃①生產(chǎn)原料：純堿、石灰石和石英②生產(chǎn)設備:玻璃熔爐③生產(chǎn)過程：把材料粉碎并按照適當比例混合后，放入玻璃熔爐中加熱、熔化，冷卻后得到普通玻璃。主要化學反應有：CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑高溫NaCO3+SiO2===NaSiO3+CO2↑高溫④主要成分：普通玻璃是：CaSiO3、NaSiO3和SiO2熔合在一起的混合物。⑤重要性質(zhì)：（1）玻璃是混合物，沒有固定的熔點，受熱在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。思考生活中見過或你知道那些種類的玻璃？（2）玻璃在常溫下雖呈固態(tài)，但不是晶體，稱為玻璃態(tài)物質(zhì)；⑥玻璃的種類：a.鉛玻璃（用于制光學儀器）防輻射鉛玻璃重鉛玻璃人造水晶b.有色玻璃

【藍色鈷玻璃（CoO3)、紅色玻璃（Cu2O）】c.鋼化玻璃（用于汽車車窗）三、陶瓷

提綱:

①了解制陶瓷的原料,條件,過程。

②了解陶瓷的種類，主要用途。陶瓷材料是人類應用最早的硅酸鹽材料，（3）陶瓷中國陶瓷珍品之清彩瓷中國陶瓷珍品之清青花唐三彩目前幾種新型陶瓷材料主要有：①高溫結構陶瓷，如氮化硅（Si3N4)陶瓷，碳化硅（SiC)陶瓷等。發(fā)動機中的氮化硅陶瓷部件氮化硅陶瓷（Si3N4）是灰白色固體，硬度為9，是最硬的材料之一。它的導熱性好且膨脹系數(shù)小，可經(jīng)受低溫高溫、驟冷驟熱反復上千次的變化而不破壞，因此是十分理想的高溫結構材料。

碳化硅制成的渦輪葉片碳化硅SiC,俗稱金剛砂。熔點高(2450℃),硬度大(9.2),是重要的工業(yè)磨料。如其中摻入某些雜質(zhì),會使之出現(xiàn)半導體,作為高溫半導體,用于電熱元件。作為高溫結構陶瓷,日益受到人們的重視。它最適宜的應用領域是高溫、耐磨和耐蝕的環(huán)境,現(xiàn)已用作火箭噴嘴,熱電偶保護管,熱交換器和耐磨、耐蝕的零件。

科技人員發(fā)現(xiàn)，如果用耐高溫的陶瓷，如氮化硅陶瓷等代替合金鋼制造陶瓷發(fā)動機，其工作溫度可達1300℃～1500℃。步兵戰(zhàn)車用絕熱陶瓷發(fā)動機可使其不易被紅外探測器發(fā)現(xiàn)并被紅外制導武器所摧毀，提高了生存率②生物陶瓷：氧化鋁（Al2O3）陶瓷，氧化鋯（ZrO2）)陶瓷氧化鋁陶瓷（人造剛玉