第一节 无机非金属材料的主角(课时2)

1、第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物第一节第一节 无机非金属材料的无机非金属材料的主角主角硅硅1 1、定义：、定义：硅酸盐是由硅酸盐是由硅硅、氧氧和和金属金属组成的化合物的总称组成的化合物的总称 2 2、性质：、性质：硅酸盐种类很多，是一大类硅酸盐种类很多，是一大类结构复杂结构复杂的固态物的固态物质质，大多数大多数不溶于水不溶于水，化学性质很稳定化学性质很稳定。3 3、表示方法：、表示方法：(1)(1)化学式化学式法：法：适用于适用于简单的硅酸盐如：简单的硅酸盐如：NaNa2 2SiOSiO3 3，K K2 2SiOSiO3 3、 CaSiOCaSiO3 3等。等。二、硅酸盐二、硅酸

2、盐硅酸钠：硅酸钠： NaNa2 2SiOSiO3 3 NaNa2 2OSiOOSiO2 2 硅酸钙：硅酸钙： CaSiOCaSiO3 3 CaOSiOCaOSiO2 2高岭石：高岭石：AlAl2 2(Si(Si2 2O O5 5)(OH)(OH)4 4 AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O 正长石：正长石：KAlSiKAlSi3 3O O8 8 K K2 2OAlOAl2 2O O3 36SiO6SiO2 2(2)(2)氧化物氧化物法：法：练习：练习：钙钙沸石沸石Ca(Al2Si3O10) 3H2O：CaO Al2O3 3SiO23H2O活泼金属氧化物活泼金属氧

3、化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅二氧化硅水水氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。置前后原子个数守恒原则配置系数。4 4、最简单的硅酸盐、最简单的硅酸盐-硅酸钠（硅酸钠（NaNa2 2SiOSiO3 3）实验（实验（4-24-2）：取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸：取两个小木条或滤纸条，分别放入蒸馏水和馏水和NaNa2 2SiOSiO3 3饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，饱和溶液中，使之充分吸湿、浸透，取出稍沥干取出稍沥干( (不再滴液不再滴液) )后，同时分别放置在酒精灯后，同时分别放置在酒精灯

4、外焰处。观察现象。外焰处。观察现象。放入蒸馏水放入蒸馏水放入放入Na2SiO3饱和溶液饱和溶液现象现象结论结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易燃烧当水分蒸发后不易燃烧用用Na2SiO3溶液溶液浸泡浸泡过的木材或织物过的木材或织物可防火可防火白色白色固体，可溶于水，其固体，可溶于水，其水溶液俗称水玻璃水溶液俗称水玻璃。是制。是制备硅胶和木材防火剂等的原料。备硅胶和木材防火剂等的原料。(1)(1)物理性质物理性质(2)(2)化学性质化学性质相对相对稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性好。稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性好。与盐反应与盐反应与酸反应与酸反应NaNa2 2SiOSi

5、O3 3 +2HCl=2NaCl+H+2HCl=2NaCl+H2 2SiOSiO3 3CaClCaCl2 2+Na+Na2 2SiOSiO3 3=CaSiO=CaSiO3 3+2NaCl2NaCl5 5、硅酸盐产品、硅酸盐产品陶瓷、玻璃、水泥等陶瓷、玻璃、水泥等使用量最大的无机非金属材料！使用量最大的无机非金属材料！陶瓷陶瓷：性能：陶瓷性能：陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。直为人们所喜爱。原料：原料：黏土。主要成分：黏土。主要成分：AlAl2 2O O3 32Si

6、O2SiO2 22H2H2 2O O玻璃：玻璃：原料：原料：纯碱、石灰石和石英砂纯碱、石灰石和石英砂主要设备：主要设备：玻璃窑玻璃窑主要反应：主要反应： Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3 +SiO2=CaSiO3 + CO2高温高温 高温高温 主要成分：主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2玻璃是非晶体，玻璃是非晶体，属于一种玻璃态属于一种玻璃态物质，没有固定物质，没有固定的熔点。的熔点。Na2OCaO6SiO2有色玻璃有色玻璃钢化玻璃钢化玻璃加入了不同的加入了不同的金属氧金属氧化物化物普通玻璃加热接近熔普通玻璃加热接近熔化再急速冷却化再急速冷却水泥：水泥：

7、原料：原料：黏土和石灰石；加适量石膏黏土和石灰石；加适量石膏主要设备：主要设备：水泥回转窑水泥回转窑成分：成分：硅酸三钙硅酸三钙(3CaOSiO(3CaOSiO2 2) )硅酸二钙硅酸二钙(2CaOSiO(2CaOSiO2 2) ) 混合物混合物铝酸三钙铝酸三钙(3CaOAl(3CaOAl2 2O O3 3) )6 6、新型无机非金属材料、新型无机非金属材料碳化碳化硅硅（SiCSiC，俗称金刚，俗称金刚砂），硬度大砂），硬度大硅钢：导磁性良好硅钢：导磁性良好，用，用作作变压器铁芯变压器铁芯硅橡胶：耐高温、低硅橡胶：耐高温、低温。良好的弹性。温。良好的弹性。分子筛：具有均匀分子筛：具有均匀微孔结

8、微孔结构的铝硅酸盐，常作吸附构的铝硅酸盐，常作吸附剂和催化剂。剂和催化剂。生物陶瓷：人造骨生物陶瓷：人造骨新型陶瓷新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等透明陶瓷、超导陶瓷等三、三、硅单质硅单质1、存在、存在：没有游离态没有游离态，硅元素存在于二氧化硅及硅硅元素存在于二氧化硅及硅酸盐中；酸盐中；硅有硅有晶体硅晶体硅和和无定形硅无定形硅两种。两种。2、性质：、性质： 灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，灰黑色，有金属光泽、硬而脆的固体，熔点熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。导电性介于导和沸点都很高，硬度大。导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。体和绝缘

9、体之间，是良好的半导体材料。(1)物理性质：物理性质：(2)化学性质：化学性质： 常温下常温下硅单质的化学性质硅单质的化学性质不活泼。不活泼。常温下只能与氟气、氢氟酸、强碱常温下只能与氟气、氢氟酸、强碱性性溶液等溶液等反应反应较高温下能较高温下能与氧气、氯气等反应与氧气、氯气等反应Si+OSi+O2 2 = SiO= SiO2 2高温高温Si+2ClSi+2Cl2 2 = SiCl= SiCl4 4Si+2NaOH+HSi+2NaOH+H2 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2SiSi2F2F2 2SiFSiF4 4 Si+4HF=SiF Si+4HF=SiF4 4+2

10、H+2H2 23、工业制备：、工业制备：（2 2）粗硅提纯）粗硅提纯 Si(Si(粗粗) + 2Cl) + 2Cl2 2= SiCl= SiCl4 4 SiCl SiCl4 4 + 2H+ 2H2 2 = Si(= Si(纯纯) ) + 4HCl+ 4HCl高温高温（1 1）制粗硅）制粗硅 SiOSiO2 2 + 2C = Si(+ 2C = Si(粗硅粗硅)+ 2CO)+ 2CO高温高温电炉电炉石英砂石英砂4、用途：、用途：硅芯片是各种计算机、硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心微电子产品的核心硅太阳能电池硅太阳能电池晶体硅是晶体硅是良好的良好的半导体材料半导体材料，硅，硅是信息技术的关键是

11、信息技术的关键材料。用在太阳能电池、计算机芯片以及半导体材材料。用在太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料、信息技术等材料和人造卫星、登月车、火星探料、信息技术等材料和人造卫星、登月车、火星探测器等动力设备新能源。测器等动力设备新能源。练习练习1 1、普通玻璃是、普通玻璃是 （混合物、纯净物）。混合物、纯净物）。 玻璃可在一定温度范围内软化，制成工艺品等，这是玻璃可在一定温度范围内软化，制成工艺品等，这是因为玻璃不是因为玻璃不是 ，而是一而是一种种_ 物质，没有物质，没有固定固定 。练习练习2 2、制水泥和玻璃时都需要用的原料是（、制水泥和玻璃时都需要用的原料是（ ）（A A）粘土）粘土 （B B）石英）石英 （C C）石灰石）石灰石 （D D）纯碱）纯碱练习练习3 3、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（ ）（A A）SiOSiO2 2是酸性氧化物，它不溶于水也不溶于任何是酸性氧化物，它不溶于水也不溶于任何酸酸（B B）SiOSiO2 2是制造玻璃的主要原料之一，它在常温下是制造玻璃的主要原料之一，