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资源描述
无机非金属材料的主角 硅,硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤,约占地壳总质量的90%以上,硅元素在自然界中的存在形式:,二氧化硅、硅酸盐,硅是一种亲氧元素,氧化物 硅酸盐,石灰岩 碳酸盐 碳的氧化物,+4,+2 +4,碳和硅元素的比较,1、SiO2的物理性质,熔沸点高,硬度大,不溶于水,结晶形:石英,无定形(硅藻土),水晶,玛瑙,硅石,存在形式,一、二氧化硅(SiO2),每个Si原子周围结合_个O原子 每个O原子周围结合_个Si原子,二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2:1,2、SiO2的结构,4,2,与碱反应,与碱性氧化物,与H2O反应,3、SiO2的化学性质,CO2 SiO2,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,SiO2+H2OH2SiO3,(1)酸性氧化物通性,与盐反应,(2)与氢氟酸(HF)反应Si元素的亲氟性,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,玻璃中含有SiO2,所以可以用HF来蚀刻玻璃,洗掉酸并去掉石蜡,在石蜡上雕刻出花纹, 向挖空部分加少量氢 氟酸,在玻璃表面涂上一层石蜡,4、SiO2的用途,光导纤维 石英玻璃制化学仪器 石英表、石英钟 水晶制光学仪器和工艺品 玛瑙制精密轴承和装饰品,二、硅酸,硅酸是一种难溶于水的弱酸,实验1 向Na2SiO3溶液中滴加酚酞 再滴加稀盐酸,1.滴入酚酞后溶液变为红色。 2.再滴入稀盐酸,溶液红色变浅至无色,同时有无色胶状物产生。,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3(胶体),实验现象:,硅酸浓度较小时:硅酸溶胶 硅酸浓度较大时:硅酸凝胶(软而透明,胶冻状) 干燥脱水硅酸干凝胶(硅胶) 硅胶吸附水分能力强,常用作 干燥剂,也用作催化剂的载体。,硅酸的存在:,Na2SiO3 +H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,(1)实验2:设计实验比较硅酸和碳酸的酸性,实验结论:酸性:HCl H2CO3 H2SiO3,实验方案:向Na2SiO3溶液中通入CO2,实验现象:有无色胶状物产生,硅酸的化学性质:,(2)与强碱发生中和反应,(3)不稳定(比H2CO3稳定),受热易分解,H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O,2、物理性质,晶体硅带有金属光泽、灰黑色、硬而脆,熔点1410、沸点2355,是良好的半导体材料,1、种类及结构,四、硅单质,晶体硅、无定形硅,3、化学性质,常温下,硅的化学性质很稳定,除F2、HF和强碱外,硅不跟其它物质反应。,Si+2F2= SiF4,Si+4HF= SiF4 +2H2,Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,(1)制集成电路、晶体管、光电池等的半导体材料 (2)含硅4%的钢可制变压器铁芯 (3)含硅15%的钢具有耐酸性,制耐酸设备,4、硅的用途,4.硅的制备和提纯过程从沙漠到芯片,液态,可蒸馏提纯,稳定,很稳定,CO2+H2O=H2CO3,不反应,CO2+CaO = CaCO3,CO2+2NaOH Na2CO3+H2O,SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,不反应,SiO2+4HFSiF4+2H2O,CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3 CO2+H2O+CaCO3=Ca(HCO3)2,二氧化硅和二氧化碳的比较(小结),三、硅酸盐,由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。,结构复杂,一般不溶于水,化学性质很稳定,(1)盐化学式法: 如:Na2SiO3、CaSiO3、K2SiO3 等,(2)氧化物化学式法: 金属氧化物(活动性顺序)二氧化硅水,表示方法:,硅酸钠(Na2SiO3),俗名叫泡花碱,白色固体,易溶于水,其水溶液俗名叫水玻璃。,先变干,后燃烧,仅变干,不燃烧,Na2SiO3溶液可作木材、纸张的防火剂,水玻璃是无色粘稠的液体,不能燃烧,不易被腐蚀,热稳定性强。可用作肥皂填料,木材、织物的防腐剂和防火剂,建筑、纸张的黏胶剂。,1、原料,主要原料:纯碱、石灰石和石英,玻璃工业,2、成分,Na2SiO3、CaSiO3、 SiO2,3、反应原理,4、设备,玻璃熔炉,Na2CO3,CaCO3,SiO2,高温,高温,1、,水泥工业,原料,水泥特性,水泥成分,水泥应用,硅酸三钙(3CaOSiO2) 硅酸二钙(2CaOSiO2) 铝酸三钙(3CaOAl2O3),石灰石、黏土,水硬性:与水掺和搅拌幷静止后,很容易凝固变硬。,建筑材料 水下工程,水泥、沙子和水的混合物, 叫做混凝土,钢筋混凝土:混凝土用 钢筋作结构,2、,陶器的制作工序:了解,主要成分:,硅酸盐,3、陶 瓷,主要原料:,黏土,
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