《第一节无机非金属材料的主角.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料主角,硅,1/69,硅元素,(silicon),在地壳中含量,氧,48.6%,硅,26.3%,铝,7.73%,铁,4.75%,钙,3.45%,钠,2.74%,钾,2.47%,镁,2.00%,氢,0.16%,其它,1.20%,硅,26.3%,2/69,硅氧化物及硅酸盐组成了地壳中大部分岩石、沙子和土壤、约占地壳总量,90%,以上。,3/69,硅分布与存在,存在：没有游离态，只有化合态,分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是组成矿物和岩石基本元素。,4/69,Si,最外层电子数是,4,，碳也是。,思索,2,：碳、硅原子主要显几价？,正四价（,+4,价）,思索,1,：硅原子最外层电子数是多少？,+14,2 8 4,5/69,6/69,1,、硅工业制法：,粗硅：,纯硅：,2C+SiO,2,=Si+2CO,高温,Si+2Cl,2,=SiCl,4,SiCl,4,+2H,2,=Si+4HCl,高温,一、硅单质,7/69,2.,物理性质,结构类似金刚石，为硬而脆灰黑色固体,熔点高,硬度大。,8/69,3.,化学性质,在常温下化学性质不活泼,Si +O,2,=SiO,2,Si+2F,2,=SiF,4,Si+4HF=SiF,4,+2H,2,Si+2NaOH+H,2,O=Na,2,SiO,3,+2H,2,Si+2Cl,2,=SiCl,4,9/69,4.,用途,晶体硅导电性介于导体和半导体之间,是良好,半导体材料,硅是信息技术关键材料,硅太阳能电池,利用硅半导体性能，制成光电池，将光能转化为电能。,10/69,太阳能电池,11/69,电脑中央处理器（,CPU,）,硅芯片使用，使计算机体积已缩小到笔记本一样大小了。,12/69,大规模集成电路,13/69,14/69,硅用途非常广泛，可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还能够制太阳能电池，制铝合金、铁合金等各种合金。,硅芯片,15/69,在美国旧金山，有个最大高科技工业园区，称之为,“,硅谷,”,，它是当代电子工业和计算机发展基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常主要作用。,以硅为基础而制成晶体管是计算机心脏。,硅在,电子工业,中主要作用,16/69,二氧化硅,(SiO,2,),二氧化硅广泛存在于自然界中，与其它矿物共同组成了岩石。是一个坚硬难熔固体。,硅石,硅矿山,二、二氧化硅和硅酸,17/69,1.,二氧化硅存在,硅石,(,天然,),结晶形,无定形,二、二氧化硅,18/69,水晶,晶体二氧化硅,19/69,玛 瑙,玛瑙,20/69,无定形二氧化硅,21/69,硅藻土,中国硅藻土资源丰富。全国,10,个省,(,区,),有硅藻土矿产出。探明储量矿区有,354,处，总保有储量矿石,3.85,亿吨。,仅次于美国，居世界第,2,位。在地域分布上，以吉林最多，占全国储量,54.8%,，云南、福建、河北等地次之。矿床类型,主要为火山物源沉积型矿床,(,吉林长白、,山东临胸、浙江嵊州市硅藻土矿等,),和,陆源沉积型,(,云南寻甸、四川米易硅藻,土矿等,),矿床。,22/69,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,2.,二氧化硅结构,.,SiO,2,原子晶体,23/69,Si,O,二氧化硅的晶体结构示意图,SiO,2,是正四面体空间网状结构，,所以性质很稳定,24/69,坚硬难熔固体，,熔沸点比较高，,不溶于水，,硬度比较大。,3.,二氧化硅,物理性质,25/69,试验室盛装,NaOH,溶液试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为何吗？,预防玻璃中,SiO,2,与,NaOH,溶液反应生成粘稠,Na,2,SiO,3,，使瓶塞和瓶口粘在一起。,26/69,4.,二氧化硅,化学性质,不能与水反应,SiO,2,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,SiO,2,+CaO=CaSiO,3,高温,是酸性氧化物,SiO,2,+2OH,=SiO,3,2-,+H,2,O,27/69,不与酸反应（除氢氟酸以外）,SiO,2,+4HF=SiF,4,+2H,2,O,在高温下与碳酸盐反应,SiO,2,+Na,2,CO,3,=CO,2,+Na,2,SiO,3,高温,SiO,2,+CaCO,3,=CO,2,+CaSiO,3,高温,玻璃花雕刻工艺和化学有什么关系？,28/69,弱氧化性,SiO,2,+2C=Si+2CO,高温,29/69,试验室现提供以下试剂瓶,细口磨口塞玻璃瓶,广口瓶,细口橡皮塞玻璃瓶,棕色广口瓶,细口塑料瓶，,怎样存放以下药品,?,依据是什么,?,a.,二氧化硅,_b.,氢氧化钠溶液,c.,硝酸银晶体,_ d.,氢氟酸,_,e.,浓硫酸,_,30/69,二氧化硅,(,SiO,2,）,二氧化碳,(,CO,2,),物理性质,熔沸点高、硬度大,熔沸点低硬度小,与水反应,不反应,CO,2,+H,2,O=H,2,CO,3,与碱反应,SiO,2,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,CO,2,+2NaOH=Na,2,CO,3,+H,2,O,与碱性氧化物反应,SiO,2,+CaO=Ca SiO,3,CO,2,+Na,2,O=Na,2,CO,3,与酸反应,SiO,2,+4HF=SiF,4,+2H,2,O,不反应,与碳反应,SiO,2,+2C=Si+2CO,CO,2,+C=2CO,高温,高温,高温,31/69,5,、二氧化硅用途,因为,SiO,2,含有优良物理化学性能加上,SiO,2,在自然界广泛存在，所以从古到今都被人类广泛地应用。,32/69,光学纤维胃镜,33/69,石 英 制 品,34/69,水晶,35/69,石英、玛瑙,36/69,二氧化硅用来制光导纤维,光导纤维就是比头发丝还细、能传导光信号玻璃丝。,制造光导纤维材料就是二氧化硅。光导纤维主要用于,通讯、传感、测量等，光纤通讯优点就是通信容量大，,一对光纤上可同时传送,3,万门电话。,37/69,硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。,酸性较弱，比碳酸酸性还弱。,三,、,硅酸,(H,2,SiO,3,),干燥硅胶,湿硅胶,38/69,（,1,）,硅酸制备,Na,2,SiO,3,+2HCl=2NaCl+H,2,SiO,3,（,2,）,硅酸性质,不稳定性,弱酸性,H,2,SiO,3,+2NaOH=2,H,2,O,+,Na,2,SiO,3,H,2,SiO,3,=H,2,O+SiO,2,加热,Na,2,SiO,3,+H,2,O+CO,2,=Na,2,CO,3,+H,2,SiO,3,39/69,（,3,）,硅胶,(,SiO,2,）,制备,：,H,2,SiO,3,硅酸凝胶,硅酸干凝胶“硅胶”,用途：,硅胶多孔，吸附水份能力强，惯用作试验室和袋装食品，瓶装药品等干燥剂，也能够用作催化剂载体。,40/69,1,、以下各组物质相关性质关系比较，正确是（）,A.,溶解性：,CO,2,H,2,CO,3,C.,熔点：,SiO,2,CO,2,（干冰）,D.,硬度：,SiO,2,CO,2,C,41/69,2,、以下物质中,不能用玻璃瓶来盛装是（）,A.,烧碱溶液,B.,浓硫酸,C.,氢氟酸,D.,碳酸钠溶液,C,42/69,3,、要除去,SiO,2,中,CaO,杂质，最适宜试剂是（）,A.,纯碱溶液,B,盐酸,C,硫酸,D,苛性钠溶液,B,43/69,四、硅酸盐,硅酸盐结构复杂固态化合物，,普通都不溶于水。,1.,含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成化合物总称,44/69,2.,硅酸盐表示方法：,化学式法：,氧化物法：,硅酸钠,：,Na,2,SiO,3,硅酸钙,：,CaSiO,3,硅酸钠,：,Na,2,O,SiO,2,硅酸钙,：,CaO SiO,2,45/69,高岭石：,Al,2,O,3,2,SiO,2,2H,2,O,石棉：,CaO,3MgO,4SiO,2,沸石：,Na,2,O,Al,2,O,3,3,SiO,2,2H,2,O,云母：,K,2,O,3Al,2,O,3,6,SiO,2,2H,2,O,长石：,K,2,O,Al,2,O,3,6,SiO,2,水泥：,3CaO,SiO,2,2CaO,SiO,2,玻璃：,Na,2,O,CaO,6,SiO,2,粘土：,Al,2,O,3,2,SiO,2,2H,2,O,46/69,最简单硅酸盐是硅酸钠,（,Na,2,SiO,3,），,其水溶液俗称为水玻璃，,硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，,可用作肥皂填料、木材防火剂等。,3.,硅酸钠,（,Na,2,SiO,3,）,47/69,关于硅酸盐说明：,1.,除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水,2.,硅酸钠是常见可溶性硅酸盐之一，俗称,泡花碱,；它水溶液俗称,水玻璃,，是一个粘合剂；,硅酸和二氧化硅制备：,水玻璃可保留玻璃瓶中,但不能使用玻璃塞,要用橡胶塞,较强酸和可溶性硅酸盐反应制硅酸,2HCl+Na,2,SiO,3,+H,2,O=H,4,SiO,4,+2NaCl,H,4,SiO,4,H,2,SiO,3,SiO,2,常温分解,受热分解,48/69,无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,四、硅酸盐工业,49/69,t,50/69,水泥是一个非常主要建筑材料。,万丈高楼平地起，穿针引线是水泥。,51/69,生产过程：,黏土和石灰石,两磨、一烧。,研磨煅烧再磨成细粉；,硅酸三钙,(,3CaOSiO,2,),硅酸二钙,(,2CaOSiO,2,),混合物,铝酸三钙,(,3CaOAl,2,O,3,),水泥生产原料：,普通硅酸盐水泥成份：,1,、,水泥,52/69,水泥性能：,水泥含有水硬性。,水泥、沙子和水混合物,建筑黏合剂。,水泥、沙子和碎石混合物。,混凝土：,水泥砂浆：,53/69,2,、玻璃：,生产过程：,纯碱、石灰石和石英。,Na,2,CO,3,+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+CO,2,CaCO,3,+SiO,2,=CaSiO,3,+CO,2,高温,高温,玻璃生产原料：,54/69,普通玻璃成份：,Na,2,SiO,3,、,CaSiO,3,和,SiO,2,组成,混合物。,或,Na,2,OCaO6SiO,2,；,玻璃无固定熔沸点，,在一定温度范围内软化。,玻璃性能：,55/69,56/69,3,、陶瓷：,陶瓷含有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，所以，陶瓷制品一直为人们所喜爱。,家用陶瓷,江苏宜兴，,有陶都之称。,57/69,隋带烧制三彩陶骆驼,58/69,瓷器是中华文明象征。在许多拉丁语系国家中，,“,瓷器,”,和,“,中国,”,都以,“,CHINA,”,用同一字母拼音表示。,江西景德镇。,江西景德镇所烧制薄胎瓷器被誉为：,“,洁如玉、明如镜、薄如纸、声如罄。,”,我国素有,“,瓷都,”,之称地方,59/69,江西景德镇所烧制瓷器,60/69,61/69,传统无机非金属材料：,陶瓷、玻璃、水泥,新型无机非金属材料：,新型陶瓷,高温结构陶瓷、压电陶瓷,透明陶瓷、超导陶瓷等,62/69,新型无机非金属材料：,1,、新型无机非金属材料特征：,（,1,）耐高温、强度高；,（,2,）含有电学性质；,（,3,）含有光学性质；,（,4,）含有生物功效；,63/69,2,、结构材料,高温结构陶瓷：,(1),氧化铝陶瓷,(,人造刚玉,),：,氧化铝透明陶瓷管,氧化铝陶瓷制品,64/69,高压钠灯灯管就是用,氧化铝陶瓷,制作。高压钠灯是发光效率很高一个电光源，光色金白，在它灯光下看物清楚，不刺眼。平均寿命长达,1,万小时,2,万小时，比高压汞灯寿命长,2,倍，是白炽灯寿命,10,倍，是当前寿命最长灯。,65/69,高压钠灯,透明氧化铝陶瓷,66/69,注：钠蒸气放电发光问题早在,1950,年就得以处理，因为没有一个能抵抗高温钠蒸气（,1400,）强烈腐蚀特殊材料，所以，直到,1965,年才制取第一支高压钠灯。,67/69,用高温结构陶瓷做发动机叶片,68/69,1.,以下物质中属于纯净物是,(),A.Na,2,CO,3,10H,2,O,B.,水泥,C.,纯净盐酸,D.,普通玻璃,3.,以下物质有固定熔点是（）,A.,水泥,B.,玻璃,C.Na,2,OSiO,2,D.,水玻璃,2.,以下叙述正确是,(),A.,酸均不能与酸性氧化物反应,B.,玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸,C.,石灰抹墙、水泥砌墙过程硬化原理相同,D.,石灰窑、玻璃熔炉出来气体主要成份相同,A,BD,C,课堂练习,69/69,