《材料科学硅》PPT课件.ppt

1 无机非金属材料的主角硅,第四章 非金属及其化合物,第四章 非金属及其化合物,美国硅谷,1.硅在地壳中的含量仅次于 ，为26.3% 。在自然界中它总是与化合，是一种亲元素,氧化物 硅酸盐,石灰岩 碳酸盐 碳的氧化物,+4,+2 +4,2.,氧,氧,氧,硅的化合物构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%以上.,存在形式,有结晶形（石英晶体） 无定形硅藻土,玛瑙,一、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅（ SiO2 ）,（）二氧化硅的存在,玛 瑙,.,硅,氧,氧,氧,氧,科学视野,（2）二氧化硅的结构,四面体结构,石英研钵,光导纤维,（3）二氧化硅的用途,坩埚,沙子,石英,用途,思考与交流：物质的性质决定用途，CO2有哪些用途？ SiO2又有哪些用途呢？,（1）光导纤维： （2）石英：耐高温化学仪器、石英电子表 石英钟 （3）水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、 高级工艺品和眼镜片 （4）玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品,根据SiO2的存在和用途,请你分析以下问题:SiO2具有哪些物理性质?化学稳定性如何?你的根据是什么? SiO2的这些性质是由什么决定的? 将你的认识写在下面的 横线上,并与同学交流. 物理性质:_(4)_ 化学稳定性:_,思考与交流,不溶与水 硬度大 熔点高,很稳定,（5）SiO的化学性质:,：酸性氧化物,SiO2 2NaOH = Na2SiO3 H2O,思考：实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？（提示：玻璃中含有SiO2）,b. 特性 SiO2 4HF =SiF4 2H2O,（此反应常用于刻蚀玻璃）,思考：实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？,雕花玻璃,在玻璃表面涂上一层石蜡,在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸,洗掉酸并去掉石蜡,2.硅酸（H2SiO3),（1）制取：,Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3,白色胶状,较强酸制较弱酸,（2）性质：, 白色胶状，难溶于水, 弱酸性（酸性 H2SiO3 H2CO3） 不能使指示剂变色, 脱水形成硅胶,Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3,（用作干燥剂）,原理,思考与交流：CO2H2OH2CO3，我们知道SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？,阅读课本P76并 探究实验4-1,滴入酚酞后溶液变为红色，再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至无色，同时有白色胶状物质产生,a、Na2SiO3溶液呈碱性，b、可溶性硅酸盐与盐酸反应生成不溶于水的白色胶状沉淀硅酸，,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3,制取,(较强酸制较弱酸),生成的硅酸逐渐聚合而形成硅酸溶胶，经干 燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。常常用 做干燥剂。也可用 做催化剂的载体,用途,二、硅酸盐,硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。,硅酸钠（Na2SiO3),其水溶液俗称水玻璃,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,实验4-2,注意保存,硅酸盐的丰富性和多样性,人面鱼纹盆(陶瓷),砖瓦(陶瓷),水泥:以石灰石和黏土为原料,玻璃: 普通玻璃: Na2OCaO6SiO2,金刚砂,硅钢,硅橡胶,生物陶瓷,特殊功能的含硅物质 具有金刚石结构，可用作磨料 含硅元素4%的硅钢具有 性 硅橡胶具有 的性质 分子筛(具有均匀微孔结构的铝硅酸盐)主要用作 和 ,碳化硅,导磁,良好的弹性,吸附剂,催化剂,HF,SiF4,SiO2,Na2SiO3,H2SiO3,NaOH,HCl,小结,CaO,CaSiO3,硅的原子结构,因为硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物.,碳是构成有机物的主要元素,硅是构成岩石与许多矿物的基本元素,所以常温下，碳、硅单质的化学性质不活泼,Si,C,三、硅单质（Si）,硅有晶体硅和无定形硅两种单质,1.物理性质:,灰黑色，有金属光泽，硬而 脆的固体 熔、沸点高、硬度大 晶体硅是良好的半导体,2.化学性质:常温下硅的化学性质不活泼,3、用途：,集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。,4、硅的工业制法,制粗硅： SiO2+2C=Si+2CO,高温,用氧化还原反应的概念分析此反应,课堂练习,1.地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质 （ ） A.熔点很高 B.与水反应生成对应的酸 C.可与烧碱反应生成盐 D.坚硬 2.赏心悦目的花瓶是用下列物质的一种对玻璃进行刻蚀而形成的,这种物质是 （ ） A.盐酸 B.氢氟酸 C.烧碱 D.纯碱 3、下列试剂不能贮存在磨口玻璃塞的试剂瓶里的 是 （ ） A.HNO3溶液 B.KOH溶液 C.盐酸 D.NaCl溶液,B,B,B,4.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是 （ ） A.CO2H2CO3 B.SiO2Na2SiO3 C.Na2ONa2CO3 D.SiO2H2SiO3,D,5.硅酸的工业制法是:将稀释好的硅酸钠和硫酸反应生