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,*,第一节无机非金属材料的主角,硅,Si-26.30%,硅的存在与分布,存在：,硅是亲氧元素，没有游离态，只有化合态（以氧化物和硅酸盐的形式存在）,分布：,自然界中分布广泛，是构成矿物和岩石的基本元素。,图 4-1 硅的广泛存在,硅和碳,一样,其原子,既不易失去电子，也不易得到电,子，,所以硅的化学性质不活泼,主要形成,四价化合物,C,Si,碳,是构成有机物的主要元素,硅,是构成岩石和许多矿物的主要元素,从,原子结构,认识硅,硅有,晶体硅,和,无定形硅,两种同素异形体,物性：,化性：,1、灰黑色，有金属光泽，硬而,脆的固体,2、,熔点高、硬度大,常温下,，与,氢氟酸、氟气、强碱反应。,加热情况下,，也能跟一些非金属(,Cl,2,O,2,)反应。,一、硅单质,硅的化学性质,不活泼,，,1、与氟气反应：,2、与氢氟酸反应：,3、与强碱溶液反应：,4、与氯气反应：,5、与氧气反应,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,Si+O,2,=,SiO,2,高温,5.用途,晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的,半导体材料,硅是信息技术的关键材料.,硅太阳能电池,电脑的中央处理器（CPU）,纯硅的制备,课本P81 9T,硅的制备,硅单质是由其氧化物制得的，主要分为两个阶段：,结晶形（石英晶体）,无定形硅藻土,水晶,玛瑙,二、二氧化硅,（SiO,2,）,1、存在:,硅,石,无色透明,彩色环带或层状,水晶,玛瑙,SiO,2,是自然界中沙子、石英的主要成分。,结晶的,二氧化硅,叫石英,；,天然,二氧化硅,叫硅石,。,每1个Si原子周围结合4个O原子，,Si,在中心,O,在四个顶角。,同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。,二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1，用,SiO,2,来表示,二氧化硅的组成,表示,O,与,Si,的原子个数比,不是分子式是化学式。,SiO,4,四面体结构,立体网状结构决定了SiO,2,具有优良的物理和化学性质,2、结构,思考与交流,P76,物理性质:_,化学稳定性:_,通常条件下，很稳定,硬度大、熔点高、难溶于水,3、二氧化硅的化学性质（,通常很不活泼,）,1、,具有酸性氧化物的通性,（1）与强碱反应生成盐和水,SiO,2,2NaOH=,Na,2,SiO,3,H,2,O,硅酸钠,（2）与碱性氧化物反应生成盐,（,有粘性，其溶液俗称水玻璃,）,高温,SiO,2,CaO,CaSiO,3,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞,NaOH溶液能与玻璃中的SiO,2,反应生成Na,2,SiO,3,，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。,原因,SiO,2,4HF=,SiF,4,2H,2,O,此反应常用于雕刻玻璃,2、,特性,与,氢氟酸,HF反应,思考:实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,HF能腐蚀玻璃.因此，盛装,氢氟酸,不能用玻璃试剂瓶而要用,塑料瓶,。,4、SiO,2,的用途,现代通信用,光缆,光学纤维,胃镜,用,光导纤维,做,无开刀手术,光导纤维,手术头灯,光导纤维,二氧化碳,CO,2,二氧化硅,SiO,2,状 态,气 态,固 态,熔沸点 硬度,熔沸很低,熔点高，硬度大,水 溶 性,能溶于水,不溶于水,化,学,性,质,与 酸,用 途,人工降雨，灭火,饮料等,P75,图45,与水反应,与碱性氧化物反应,与碱反应,CO,2,+H,2,O=H,2,CO,3,CO,2,+2NaOH=Na,2,CO,3,+H,2,O,CO,2,+Na,2,O=Na,2,CO,3,不能反应,SiO,2,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,能与氢氟酸反应,SiO,2,CaO=,CaSiO,3,高温,二氧化硅和二氧化碳的性质比较,硅第二课时,三、硅酸(,H,2,SiO,3,),思考,二氧化硅难溶于水，又不与水反应，那,么，,如何制得硅酸呢？,实验4-1：向饱和Na,2,SiO,3,溶液中滴入酚酞，再滴入稀盐酸,现 象,结 论,方程式,滴入酚酞溶液呈,红色,Na,2,SiO,3,溶液呈碱性,Na,2,SiO,3,+2HCl=H,2,SiO,3,+2NaCl,硅酸的制备,滴入盐酸有凝胶产生,硅酸难溶于水,用H,2,CO,3,可制得H,2,SiO,3,，可证明,H,2,SiO,3,的酸性比H,2,CO,3,弱。,SiO,3,2-,+H,2,O+CO,2,=CO,3,2-,+H,2,SiO,3,Na,2,SiO,3,+H,2,O+CO,2,=Na,2,CO,3,+H,2,SiO,3,向,Na,2,SiO,3,溶液中通如CO,2,也可生成H,2,SiO,3,生,成的硅酸逐渐聚合而形成,硅酸溶胶,（能流动）,，当硅酸的浓度较大时，就会形成,硅酸凝胶,（不能流动）,，硅酸凝胶经过干燥脱水就形成,硅胶,。,硅胶,的用途：,干燥剂（吸水），,吸附剂（多孔），,催化剂的载体。,硅酸的性质,不溶于水的白色胶状物,弱酸：酸性比碳酸弱；不能使指示剂变色,与强碱反应,受热分解,四、,硅酸盐,结构复杂，一般不溶于水，化学性质很稳定,。,是由,硅、氧,和,金属,组成的化合物的总称。,1、硅酸盐组成和性质,四、,硅酸盐,2、最简单的硅酸盐,硅酸钠（Na,2,SiO,3,),俗名,：硅酸钠的水溶液俗称,水玻璃,、泡花碱。,实验4-2,放入蒸馏水,放入Na,2,SiO,3,饱和溶液,现象,结论,当水分蒸发后燃烧,当水分蒸发后不易燃烧,用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火,制备木材防火剂的原料,四、,硅酸盐,2、最简单的硅酸盐,硅酸钠（Na,2,SiO,3,),俗名,：硅酸钠的水溶液俗称,水玻璃,、泡花碱。,用途：,制备硅胶,、,木材防火剂,、黏合剂等,3、硅酸盐组成表示,硅酸钠（Na,2,SiO,3,),镁橄榄石（Mg,2,SiO,4,）,钙沸石,Ca(Al,2,Si,3,O,10,),3H,2,O,活泼金属氧化物较活泼金属氧化物SiO,2,H,2,O,Na,2,O,SiO,2,2MgO,SiO,2,CaO,Al,2,O,3,3SiO,2,3H,2,O,K,2,O,3Al,2,O,3,6SiO,2,2H,2,O,K(Al,3,Si,3,O,10,)(OH),2,练习,传统无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,4、硅酸盐产品陶瓷 玻璃 水泥,生产原料：黏土,（Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O）,生产设备：陶瓷窑,生产过程：混合-成型-干燥-烧结-冷却,主要性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、,绝缘、易成型,陶 瓷,生产原料：纯碱、石灰石、石英,（Na,2,CO,3,、CaCO,3,、SiO,2,）,生产设备：玻璃窑,反应原理：,主要成分：,Na,2,SiO,3,、CaSiO,3,、SiO,2,高温,SiO,2,+Na,2,CO,3,Na,2,SiO,3,+CO,2,SiO,2,+CaCO,3,CaSiO,3,+CO,2,高温,玻 璃,有色玻璃,钢化玻璃,加入了不同的金属氧化物,例如:,加入氧化铬（Cr2O3），玻璃现绿色；加入二氧化锰（MnO2），玻璃呈紫色；加入氧化钴（Co2O3），玻璃呈蓝色,普通玻璃加热接近熔化再急速冷却,玻璃,生产原料：石灰石、黏土（辅助：石膏）,（CaCO,3,、Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O）,生产设备：水泥回转窑,生成过程：两磨一烧,主要成分：,3,CaOSiO,2,2,CaOSiO,2,3,CaOAl,2,O,3,水 泥,具有特殊功能的含硅物质,1、碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。,2、,硅 钢,（铁合金）,导磁性良好，用作变压器铁芯,3、硅橡胶,4、分子筛,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,科学视野,图4-10生物陶瓷制成,的,人造骨,硅酸盐,无机非金属材料,传统无机非金属材料,新型无机非金属材料,陶瓷,玻璃,水泥,高温结构陶瓷,压电陶瓷,透明陶瓷,超导陶瓷,光导纤维,作业,完成课后练习题,