第三单元　含硅矿物与信息材料 (7).ppt

专题3从矿物到基础材料第三单元含硅矿物与信息材料,回忆：硅元素在地壳中的含量怎样？,硅元素是地壳中含量仅次于氧元素，约占地壳总量的26.30%,含量：OSiAlFe,硅元素在自然界主要有哪些存在形式？,锆石矿与锆石首饰(ZrO2SiO2),红柱石与红柱石饰物(Al2O3SiO2),常见硅酸盐矿物,钙铝石榴子石(CaOAl2O33SiO2),镁橄榄石(2MgOSiO2),白榴石KAlSi2O6,白云母KAl3Si3O10(OH)2,沸石Na2(AlSi2O6)22H2O,绿柱石Ba3Al2Si6O18,矽线石Al2SiO5,硬玉NaAl(Si2O6),正长石KAlSi3O8,含硅化合物,制备这些需要什么吗?,一、常见硅酸盐,硅酸盐结构稳定复杂,种类繁多,通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示。,各元素写成相应的氧化物，元素的价态保持不变。顺序按先金属后非金属,金属元素中按金属活动顺序表依次排列，中间用“”间隔。注意改写后应与原来化学式中的原子个数比不变。,方法,例如：滑石Mg3(Si4O10)(OH)2可表示为3MgO4SiO2H2O,书写下列硅酸盐的氧化物形式锆石：ZrO2SiO2红柱石：Al2O3SiO2钙铝石榴子石：3CaOAl2O33SiO2镁橄榄石：2MgOSiO,掌握一种重要的硅酸盐硅酸钠,化学组成：Na2SiO3,物理性质：,白色晶体，能溶于水，是极少数可溶性硅酸盐之一，它的水溶液俗称“水玻璃”。,“水玻璃”是无色粘稠液体，是一种矿物胶,它既不能燃烧又不易受腐蚀,在建筑工业上可用作粘合剂等。木材浸过水玻璃后,具有防腐性能且不易着火。水玻璃还可用作耐火材料。,Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3,“水玻璃”长期暴露在空气中会变质,硅酸钠要密封保存且不能用玻璃塞试剂瓶,结论：硅酸是弱酸，酸性比碳酸弱,传统的硅酸盐产品,1.水泥工业,水泥,原料,设备,主要性质,反应条件,水泥成分,硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙3CaOSiO2、2CaOSiO2、3CaOAl2O3,水泥回转窑,高温,水硬性,石灰石、黏土、辅助原料(包括石膏),水泥回转窑,水泥用途,水泥在建筑行业大显身手,水泥电阻,彩色,水泥,2.玻璃一种较为透明的固体物质,广泛应用于建筑物，用来隔风或透光.,变色玻璃,钢化玻璃,光学玻璃,防火防弹玻璃,玻璃,原料,设备,反应条件,成分,Na2OCaO6SiO2,玻璃熔炉,高温,纯碱、石灰石、石英,主要性质,无固定熔点,主要反应：,Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2,几种常见玻璃简介,普通玻璃,因混有铁的化合物显浅绿色,蓝玻璃,红玻璃,化学仪器玻璃,如试管等,光学仪器玻璃,如放大镜,钢化玻璃,光纤玻璃,光导纤维：1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父”。比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达2050Km，保密性能好。,在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现出特征颜色。,把普通玻璃放在电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大46倍，不易破碎。,有色玻璃,在普通玻璃中加入着色剂，如加入MnO2为紫色；FeO、K2Cr2O7烧成绿色。,几种常见玻璃的特性和用途,钢化玻璃,用途运动器材；微波通讯器材；汽车、火车的窗玻璃等,特性耐高温、耐腐蚀、强度大、质轻、抗震,石英玻璃,特性:膨胀系数小、耐酸碱、强度大、滤光,用途化学仪器；高压水银灯、灯壳等,光学玻璃,特性透光性能好、有折光性和色散性。,用途眼镜镜片；照相机、显微镜、望远镜、凹凸透镜等光学仪器等,玻璃纤维,特性耐腐蚀、不怕烧、不导电、不吸水、隔热、吸声,用途太空飞行员的衣服、玻璃钢等,3.陶瓷,远古时代,由于人们在长期生活中经常与泥土打交道,逐渐发现泥土与适量水混合后就具有黏性和可塑性,可以随意把它塑造成各种形状。在太阳下晒干后，泥土变硬，再经过火烧到一定的温度，泥坯变得坚硬，就既不怕水又耐火了。人类创造的第一个新物质-陶瓷，从此就诞生了。人类文明得到进步.,陶瓷的起源,古代制陶过程,现代陶瓷的应用,陶瓷刀,高速轴承,氮化硅陶瓷转子,陶瓷发热片,陶瓷骨骼,光学陶瓷,思考：硅在自然界中无游离态，为什么？是不是单质硅的性质很活泼？,一、硅,1物理性质：（1）硅是灰色，有金属光泽的硬而脆的固体固体。（2）它的结构类似于金刚石，熔沸点高，硬度大。（3）良好的半导体材料。,2.硅的化学性质,（1）常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、硫酸、硝酸等）起反应。,（2）加热条件下，能跟一些非金属反应。,（3）常温下能与氟气（F2）、氢氟（HF）反应。,Si+2F2=SiF4,Si+4HF=SiF4+2H2,硅的用途,硅是一种重要的非金属单质，它的用途非常广泛。作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。,晶体管,集成电路芯片,卫星的翅膀,汽车的尾巴,在太阳能方面的利用,二、二氧化硅1.存在形式：沙子、石英、水晶、硅藻土,硅石,结晶形（石英）,无定形（硅藻土）,水晶,玛瑙,石英制品,2.结构：,SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定,3.二氧化硅的化学性质,不活泼,（1）SiO2是H2SiO3的酸酐，具有酸性氧化物的通性,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,（2）特性,SiO2+4HF=SiF4+2H2O雕刻玻璃,（3）弱氧化性,（4）与盐反应,讨论：,实验室能否用带玻璃塞的玻璃瓶盛放氢氧化钠溶液？实验室能否用玻璃瓶盛放HF溶液？,二氧化硅的应用,各种水晶饰品,光学纤维胃镜,4.用途：,(1)SiO2是制造光导纤维的主要原料。(2)石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。(3)水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。(4)石英砂常用作制玻璃和建筑材料。,光导纤维,光导纤维的应用,（1）光纤通信