《第一節(jié)無機(jī)非金屬材料的主角——硅》PPT課件非常全面

1、第四章 非金屬及其化合物三、硅酸鹽：(1)(1)元素組成元素組成硅、氧和金屬等硅、氧和金屬等滑石滑石: Mg3Si4O12H2 石棉石棉: CaMg3Si4O12和田玉：和田玉：CaCa2 2MgMg5 5SiSi8 8O O2424H H2 2黏土黏土: Al2Si2O9H4(2)(2)共同性質(zhì)：共同性質(zhì)： 大多為大多為高熔點(diǎn)高熔點(diǎn)固態(tài)物質(zhì)，大多固態(tài)物質(zhì)，大多難溶于水難溶于水， 化學(xué)性質(zhì)很化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定穩(wěn)定(3) (3) Na2SO3性質(zhì)和用途：性質(zhì)和用途： Na2SO3水溶液水溶液俗稱俗稱水玻璃；水玻璃；水溶液水溶液呈堿性；呈堿性； 用于用于制制“硅膠硅膠”和和木材防火劑。木材防火劑。三、

2、硅酸鹽：(1)(1)元素組成元素組成硅、氧和金屬等硅、氧和金屬等硅酸鈉：硅酸鈉：Na2SiO3 Na2OSiO2石棉：石棉：CaMg3Si4O12鉀長石：鉀長石：KAlSi3O8普通玻璃普通玻璃:CaNa2Si6O14CaO3MgO4SiO2K2OAl2O36SiO2Na2OCaO6SiO22 2。表示的順序是：。表示的順序是： 活潑金屬氧化物活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅二氧化硅水水 化合價(jià)低的金屬氧化物放在前面，化合價(jià)低的金屬氧化物放在前面，1 1保持原有各元素的保持原有各元素的化合價(jià)不變化合價(jià)不變，按順序?qū)懗龈髟氐难?，按順序?qū)懗龈髟氐难?化物?；?。3 3。除

3、氧元素外，其他元素的原子個(gè)數(shù)之比符合原來的組成，。除氧元素外，其他元素的原子個(gè)數(shù)之比符合原來的組成， 配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)配置出現(xiàn)分?jǐn)?shù)時(shí)應(yīng)化為整數(shù)化為整數(shù)。(4)(4)硅酸鹽的氧化物的表示方法？硅酸鹽的氧化物的表示方法？練習(xí)：高嶺土：高嶺土：Al2Si2O5(OH)4白云母：白云母：K2Al6Si6(OH)8O18Al2O3 2SiO2 2H2OK2O 3Al2O3 6SiO2 4H2O高高嶺嶺土土白白云云母母t陶瓷陶瓷玻玻璃璃水泥水泥(5)(5)傳統(tǒng)三大硅酸鹽產(chǎn)品：傳統(tǒng)三大硅酸鹽產(chǎn)品：陶瓷陶瓷玻璃玻璃水泥水泥原 料原 料設(shè) 備設(shè) 備過 程過 程原 理原 理成 分成 分黏土黏土石灰石、純堿、石英石

4、灰石、純堿、石英石灰石、黏土、石膏石灰石、黏土、石膏（輪）窯（輪）窯玻璃窯（爐）玻璃窯（爐）水泥回轉(zhuǎn)窯水泥回轉(zhuǎn)窯原料粉碎，配比混合、高溫強(qiáng)熱，冷卻成型原料粉碎，配比混合、高溫強(qiáng)熱，冷卻成型復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。形成玻璃反應(yīng)：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化。形成玻璃反應(yīng)：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3 + SiO2= CaSiO3 + CO2 高溫高溫硅酸鹽、硅酸鹽、鋁硅酸鹽鋁硅酸鹽Na2SiO3CaSiO34SiO2Na2OCaO6SiO2硅酸三鈣硅酸三鈣(3CaOSiO2)、硅酸二鈣硅酸二鈣(2CaOSiO2)、鋁酸三鈣鋁酸三鈣(3CaOAl2O3)(6)(6)陶瓷、玻璃、

5、水泥的原料、反應(yīng)：陶瓷、玻璃、水泥的原料、反應(yīng)：新型無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料1 1。碳化硅（。碳化硅（SiCSiC）金剛砂：金剛砂： 高硬度、高熔點(diǎn)耐磨材料高硬度、高熔點(diǎn)耐磨材料新型無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料2 2。硅橡膠。硅橡膠既耐高溫又耐低溫的彈性材料既耐高溫又耐低溫的彈性材料新型無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料3 3。光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維光纖：光纖：光導(dǎo)纖維可傳導(dǎo)光光導(dǎo)纖維可傳導(dǎo)光圖像以及美妙的音圖像以及美妙的音樂信號(hào)，主要用于樂信號(hào)，主要用于遠(yuǎn)距離通信。遠(yuǎn)距離通信。光纖胃鏡光纖胃鏡耐高溫、耐磨損、耐腐蝕耐高溫、耐磨損、耐腐蝕不易傳熱等優(yōu)點(diǎn)，不需用不易傳熱等優(yōu)點(diǎn)，不需用水冷卻，

6、熱效率高。水冷卻，熱效率高。新型無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料4。高溫結(jié)構(gòu)陶瓷氮化硅陶瓷新型無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料5 5。氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷( (人稱人造剛玉）人稱人造剛玉）氧化鋁陶瓷（人造剛玉）氧化鋁陶瓷（人造剛玉）特特性性高熔點(diǎn)；高熔點(diǎn)；高硬度；高硬度；可制成透明陶瓷；可制成透明陶瓷；無毒、不溶于水，強(qiáng)度高無毒、不溶于水，強(qiáng)度高對(duì)人體有較好的適應(yīng)性對(duì)人體有較好的適應(yīng)性 用用途途高級(jí)耐火材料，高級(jí)耐火材料，剛玉球磨機(jī)；剛玉球磨機(jī)；高壓鈉燈的燈管；高壓鈉燈的燈管；人造骨、人造牙、人造骨、人造牙、人造關(guān)節(jié)等人造關(guān)節(jié)等高壓高壓鈉燈鈉燈 硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)

7、成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的占地殼總量的90%90%以上。以上。 硅的分布與存在硅的分布與存在 存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)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)殼中居第二位，僅次于氧。是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。成礦物和巖石的基本元素。SiSi最外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)是4 4，碳也是。，碳也是。思考思考2 2：碳、硅原子主要顯幾價(jià)？：碳、硅原子主要顯幾價(jià)？思考思考1 1：硅原子最外層電子數(shù)是多少？：硅原子最外層電子數(shù)是多少？我們很熟悉的哪種元素最外層電子數(shù)與我們很

8、熟悉的哪種元素最外層電子數(shù)與它相同？它相同？+142 8 41 1、硅的工業(yè)制法、硅的工業(yè)制法 ： 粗硅：粗硅： 純硅：純硅：2C+ SiO2= Si+2CO高溫高溫Si+2Cl2=SiCl4 SiCl4+2H2=Si+4HCl高溫高溫一、硅單質(zhì)一、硅單質(zhì)Si+2F2=SiF4 Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 +2H2Si+2Cl2=SiCl4太陽能電池大規(guī)模集成電路硅的用途非常廣泛，可用來制造集硅的用途非常廣泛，可用來制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)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，制體器件，還可以制太陽能電池，制鋁合金、鐵

9、合金等多種合金。鋁合金、鐵合金等多種合金。硅硅芯芯片片 在美國舊金山，有個(gè)最大的高在美國舊金山，有個(gè)最大的高科技工業(yè)園區(qū)，稱之為科技工業(yè)園區(qū)，稱之為“硅谷硅谷”，它是現(xiàn)代電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)發(fā)展的它是現(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)革命中基地。這說明硅在電子工業(yè)革命中起著非常重要作用。起著非常重要作用。以硅為基礎(chǔ)而以硅為基礎(chǔ)而制成的晶體管是計(jì)算機(jī)的心臟。制成的晶體管是計(jì)算機(jī)的心臟。 硅在硅在電子工業(yè)電子工業(yè)中重要作用中重要作用二氧化硅二氧化硅(SiO2)硅石硅礦山二、二氧化硅和硅酸二、二氧化硅和硅酸二氧化硅的存在二氧化硅的存在硅石硅石( (天然天然) )結(jié)晶形結(jié)晶形無定形無定形二

10、、二氧化硅二、二氧化硅水晶水晶瑪瑪 瑙瑙瑪瑙瑪瑙SiO二氧化硅的結(jié)構(gòu)二氧化硅的結(jié)構(gòu).SiO2原子晶體原子晶體SiOSiO2是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是正四面體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)很穩(wěn)定因此性質(zhì)很穩(wěn)定 4.化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)不能與水反應(yīng)不能與水反應(yīng) SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3 高溫高溫 是酸性氧化物是酸性氧化物SiO2 + 2OH =SiO3 2-+ H2O弱的氧化性弱的氧化性 SiO2+2C= Si+2CO高溫高溫實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)提供下列試劑瓶實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)提供下列試劑瓶, , 細(xì)口磨口塞玻璃瓶細(xì)口磨口塞玻璃瓶廣口瓶廣口瓶細(xì)口橡皮塞玻璃瓶細(xì)口橡皮塞玻璃瓶棕色

11、廣口瓶棕色廣口瓶細(xì)口塑料瓶，細(xì)口塑料瓶，如何存放下列藥品如何存放下列藥品? ?依據(jù)是什么依據(jù)是什么? ?a.a.二氧化硅二氧化硅_b._b.氫氧化鈉溶液氫氧化鈉溶液c.硝酸銀晶體硝酸銀晶體_ d._ d.氫氟酸氫氟酸_ _e.e.濃硫酸濃硫酸_二氧化硅(SiO2）二氧化(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)S

12、iO2+2C= Si+2COCO2+C= 2CO高溫高溫高溫高溫高溫高溫5 5、二氧化硅的用途、二氧化硅的用途由于由于SiO2具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能加上具有優(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。都被人類廣泛地應(yīng)用。光學(xué)纖維胃鏡光學(xué)纖維胃鏡 石石 英英 制制 品品水晶水晶石英、瑪瑙石英、瑪瑙二氧化硅用來制光導(dǎo)纖維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(hào)的玻璃絲。光導(dǎo)纖維就是比頭發(fā)絲還細(xì)的、能傳導(dǎo)光信號(hào)的玻璃絲。制造光導(dǎo)纖維的材料就是二氧化硅。光導(dǎo)纖維主要用于制造光導(dǎo)纖維的材料就是二氧化硅。光導(dǎo)纖維

13、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，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(duì)光纖上可同時(shí)傳送一對(duì)光纖上可同時(shí)傳送3 3萬門電話。萬門電話。 硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形硅酸凝膠經(jīng)干燥脫水就形成干膠，稱為成干膠，稱為“硅膠硅膠”。、 干燥硅膠干燥硅膠 濕硅膠濕硅膠（1） Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 （2） H2SiO3+2NaOH=2 H2O +Na2SiO3H2SiO3=H2O+SiO2加熱加熱Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3（3）(SiO2） 制備制備： H2SiO3 硅酸凝膠硅酸凝膠 硅酸干凝膠

14、硅酸干凝膠 “硅膠硅膠” 用途：用途： 硅膠多孔，吸附水份能力強(qiáng)，常用作實(shí)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，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。也可以用作催化劑的載體。1、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系、下列各組物質(zhì)有關(guān)性質(zhì)關(guān)系的比較，正確的是（的比較，正確的是（ ）A.溶解性：溶解性：CO2 H2CO3C.熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：SiO2 CO2（干冰）（干冰） D.硬度：硬度： SiO2 CO2 C 2、下列物質(zhì)中、下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來不能用玻璃瓶來盛裝的是（盛裝的是（ ）A.燒堿溶液燒堿溶液 B.濃硫酸濃硫酸 C.氫氟酸氫氟酸 D.碳酸鈉溶

15、液碳酸鈉溶液 C3、要除去、要除去SiO2中的中的CaO雜質(zhì)，雜質(zhì)，最適宜的試劑是（最適宜的試劑是（ ）A.純堿溶液純堿溶液 B 鹽酸鹽酸 C 硫酸硫酸 D 苛性鈉溶液苛性鈉溶液B四、硅酸鹽四、硅酸鹽 2.硅酸鹽的表示方法：硅酸鹽的表示方法： 化學(xué)式法：化學(xué)式法：氧化物法：氧化物法：硅酸鈉硅酸鈉：Na2SiO3硅酸鈣硅酸鈣：CaSiO3硅酸鈉硅酸鈉：Na2O SiO2硅酸鈣硅酸鈣： CaO SiO2高嶺石：高嶺石：Al2O3 2SiO2 2H2O石棉：石棉：CaO 3MgO 4SiO2 沸石：沸石：Na2 O Al2O3 3SiO2 2H2O云母：云母： K2O 3Al2O3 6SiO2 2H

16、2O長石：長石：K2O Al2O3 6SiO2 水泥：水泥：3CaO SiO2 2CaO SiO2 玻璃：玻璃：Na2 O CaO 6SiO2粘土：粘土： Al2O3 2SiO2 2H2O硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕，硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕，關(guān)于硅酸鹽說明：關(guān)于硅酸鹽說明：1.1.除硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸銨以外均難溶于水除硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸銨以外均難溶于水2.2.硅酸鈉是常見的可溶性硅酸鹽之一，俗硅酸鈉是常見的可溶性硅酸鹽之一，俗稱稱泡花堿泡花堿；它的水溶液俗稱；它的水溶液俗稱水玻璃水玻璃，是一，是一種粘合劑；種粘合劑；硅酸和二氧化硅的制備：硅酸和二氧化硅的制備： 水玻璃可保存玻璃瓶中水玻璃

17、可保存玻璃瓶中, ,但不能使用玻璃塞但不能使用玻璃塞, ,要用橡膠塞要用橡膠塞 較強(qiáng)酸和可溶性硅酸鹽反應(yīng)制硅酸較強(qiáng)酸和可溶性硅酸鹽反應(yīng)制硅酸2HCl + Na2HCl + Na2 2SiOSiO3 3 + H + H2 2O = HO = H4 4SiOSiO4 4+ 2NaCl+ 2NaClH H4 4SiOSiO4 4 H H2 2SiOSiO3 3 SiO SiO2 2常溫分解受熱分解四、硅酸鹽工業(yè)四、硅酸鹽工業(yè) 水泥是一種非常重要的建筑材料。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。萬丈高樓平地起，穿針引線是水泥。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

18、；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 水泥的性能：水泥的性能： 水泥具有水硬性。水泥具有水硬性。水泥、沙子和水的混合水泥、沙子和水的混合物物建筑黏合劑。建筑黏合劑。水泥、沙子和碎石的混合物。水泥、沙子和碎石的混合物。 混凝土：混凝土：水泥砂漿：水泥砂漿：2、玻璃：生產(chǎn)過程： 純堿、石灰石和石英。純堿、石灰石和石英。 Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3 +SiO2=CaSiO3 + CO2高溫 高溫 玻璃的生產(chǎn)原料：普通玻璃的成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO

19、2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：3、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。隋帶燒制的三彩陶駱駝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、聲如罄?！?我國素有“瓷都”之稱的地方 江西景德鎮(zhèn)所燒制的瓷器傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料：傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥陶瓷、玻璃、水泥新型無機(jī)非金屬材料：新型無機(jī)非金屬材料：新型陶瓷新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等透明陶瓷、超導(dǎo)陶瓷等新型無機(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