5.3.1硅酸盐材料课件高一下学期化学人教版2

第三节无机非金属材料硅酸盐材料一、硅酸盐材料硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称硅酸盐一般结构复杂，存在于地壳、岩石中Si和O构成了硅氧四面体每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角许多四面体通过顶角的O相互连接每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合硅酸盐材料大多硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等传统非金属材料多为硅酸盐材料，以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的工业称为硅酸盐工业。如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业都属硅酸盐工业。水泥陶瓷玻璃1.陶瓷（China）土与火的完美结合陶瓷的种类很多，主要分为土器、陶器、炻器、瓷器。原料：黏土

(含水的铝硅酸盐)条件：用途：建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等高温烧结性质：陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。传统陶瓷的应用：日用器皿卫生洁具2.玻璃沙与火的淬炼透光性好、硬度大、无固定熔点纯碱、石灰石、石英玻璃窑高温熔融，复杂的物理和化学变化SiO2+CaCO3===CaSiO3+CO2

SiO2+Na2CO3===Na2SiO3+CO2

高温高温原料：设备：条件：主要反应：SiO2硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅主要成分：建筑材料、光学仪器、各种器皿、玻璃纤维等用途：3.水泥黏土、石灰石原料设备：水泥回转窑条件：高温煅烧，发生复杂的物理和化学变化主要成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等用途：辅料石膏调节水泥硬化速率建筑材料水泥砂浆：水泥、沙子和水的混合物混凝土：水泥、沙子、碎石的混合物万丈高楼平地起，穿针引线是水泥。水泥砼，汉语词汇，拼音tóng，混凝土的同义词。在工程设计和施工中，经常把混凝土三个字简写为砼。砼字的创造者是著名结构学家蔡方荫教授。

陶瓷玻璃水泥主要原料黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐）纯碱、石灰石、石英砂（主要成分是SiO2）黏土、石灰石主要成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等反应原理高温烧结而成高温下发生复杂的物理和化学变化用途建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等建筑材料、光学仪器和各种器皿、制造玻璃纤维用于高强度复合材料等制混凝土，大量用于建筑和水利工程1.陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是()A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点A二、最简单的硅酸盐——硅酸钠Na2SiO3，俗称泡花碱，白色固体，可溶于水，水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，有很强的黏合性。与酸反应：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+2H2O+CO2(过量）=2NaHCO3+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2(少量）=Na2CO3+H2SiO3↓硅酸钠的用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂硅酸盐的表示方法1.直接用化学式Na2SiO3、CaSiO32.复杂的用氧化物形式表示黏土：Al2(Si2O5)(OH)4Al2O3·2SiO2·2H2O正长石：KAlSi3O8K2O·Al2O3·6SiO2H2SiO3：白色沉淀，不溶于水的弱酸，酸性比碳酸弱，受热易分解三、高中唯一的难溶弱酸——硅酸H2SiO3H2O+SiO2

溶液中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。硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。硅酸聚合硅酸凝胶干燥脱水硅酸干凝胶“硅胶”硅胶的用途：食品、药品的干燥剂催化剂的载体四、硅单质——芯片的主体1、存在形式{晶体硅无定形硅灰黑色晶体，有金属光泽，熔点高硅是一种亲氧元素，在自然界中没有游离态，一般以SiO2或硅酸盐的形式存在。硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间，是应用最广泛的半导体材料。晶体硅中的杂质会影响其导电性能，因此必须制备高纯度的硅。2、高纯硅制备石英砂粗硅SiHCl3高纯硅1800~2000℃焦炭300℃HCl1100℃H2①SiO2+2CSi(粗)+2CO↑18000C~20000C②Si+3HClSiHCl3+H23000C③SiHCl3+H2Si+3HCl11000C3、硅的原子结构Si+14842

硅原子的最外电子层有4个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物。硅单质的正四面体立体网状结构，决定了硅熔点(1410℃)、沸点高、硬度大。4、硅的化学性质①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和NaOH溶液反应。Si＋2F2＝SiF4Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑②在高温条件下，单质硅能与O2和Cl2等非金属单质反应。Si＋O2SiO2Si+2Cl2====SiCl45、硅的用途高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通讯设备和家用电器等的芯片，以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。硅晶片用于生产芯片五、二氧化硅——酸性氧化物沙子石英砂玛瑙水晶SiO21、物理性质硬度大、熔沸点高、常温下为固体、难溶于水、不导电、立体网状结构2、化学性质(1)、酸性氧化物①不溶于水，不与水反应（特殊）SiO2+CaO

CaSiO3高温③与碱性氧化物反应②与强碱反应SiO2

+2NaOH

=Na2SiO3

+H2O④与某些盐反应盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞，要用橡胶塞！(2)、氧化性SiO2+2C====Si+2CO↑高温(3)、特性与氢氟酸（HF）反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O3、SiO2用途——光导纤维光导纤维石英坩埚玻璃仪器精美瓷器（通信）六、新型无机非金属材料1.新型陶瓷碳化硅（SiC）

碳化硅，俗称金刚砂，其中的碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。压电陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化，可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等。4MHz压电陶瓷聚焦超声波片高频压电陶瓷谐振器主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好，可用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等。透明陶瓷氧化铝陶瓷二氧化锆超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域。如：人工关节、磁悬浮技术2.碳纳米材料碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。富勒烯——纳米王子由碳原子构成的一系列笼形分子的总称C60的发现为纳米科学提供了重要研究对象，开启了纳米材料研究和应用的新时代，具有超导性能，在电学、光学、磁学等方面都有重要应用碳纳米管可看成是由石墨片层卷成的管状物结构：性质：用途：比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能用于生产复合材料、电池和传感器等直达宇宙的太空天梯只有一个碳原子直径厚度的单层石墨