硅 无机非金属材料 鲁科必修PPT课件

1、联想联想质疑质疑1 1、无机非金属材料主要有哪些种类？、无机非金属材料主要有哪些种类？ 它们有何共同特点？它们有何共同特点？2 2、什么是半导体材料？现在用途最广的、什么是半导体材料？现在用途最广的 半导体材料是什么？半导体材料是什么？3 3、写出硅的原子结构简图，与所学的哪、写出硅的原子结构简图，与所学的哪 种元素的原子结构有相似之处？种元素的原子结构有相似之处？4 4、硅属于哪一类物质，预测它可能具有、硅属于哪一类物质，预测它可能具有 怎样的性质？怎样的性质？第1页/共15页一、硅的性质与用途一、硅的性质与用途1、自然界中存在形式。、自然界中存在形式。2、硅是否有同素异形体？、硅是否有同素

2、异形体？3、硅有那些化学性质？、硅有那些化学性质？4、硅的用途、硅的用途5、工业上、工业上 如何生产硅？如何生产硅？ 硅第2页/共15页常温下很稳定，在高温或点常温下很稳定，在高温或点燃的条件下有较强还原性。燃的条件下有较强还原性。C+O2 CO22C+O2 2COC+CO2 2COC+CuO CO+CuC+H2O(气气) CO+H2C+2H2SO4(浓浓) CO2 +2SO2+2H2OC+4HNO3(浓浓) CO2 +4NO2+2H2O【阅读小结】碳与硅化学性质比较碳与硅化学性质比较点燃 高温高温 点燃 碳（ C ） 硅（Si） 常温下很稳定，高温时也能发生反应。Si+O2 = SiO2Si

3、+2Cl2=SiCl4Si+2F2=SiF4Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 + 2H2 Si+4HF=SiF4+2H2第3页/共15页【阅读小结】硅的工业制法与用途硅的工业制法与用途制粗硅：SiO2 +2C = Si + 2CO高温提 纯：Si+2Cl2=SiCl4高温SiCl4+2H2=Si+4HCl高温（高纯硅）硅铁硅锰合金第4页/共15页二、SiO2与光导纤维第5页/共15页【阅读小结】 CO2与SiO2的比较化学式化学式CO2SiO2分类分类酸性氧化物酸性氧化物物理物理性质性质(1)无色无味气体无色无味气体(2)能溶于水能溶于水(1:1常温常温)(3)比空气重比空气重(4)无

4、毒无毒(1)无色晶体(2)不溶于水(3)熔、沸点较高(4)硬度大酸性氧化物第6页/共15页化化学学性性质质(1)酸性氧化物酸性氧化物CO2+H2O= H2CO3CO2+CaO= CaCO3CO2+2OH- = CO3 2- +H2O(2)弱氧化性弱氧化性CO2+C = 2CO(3)与盐反应与盐反应(在溶液中在溶液中)CO2+Na2CO3+H2O= 2NaHCO3(4)不与酸反应不与酸反应(1)酸性氧化物酸性氧化物(2)弱氧化性弱氧化性(3)与盐反应与盐反应(固体固体)(4)与氢氟酸反应与氢氟酸反应高温高温高温不与水反应SiO2+CaO= CaSiO3SiO2+2OH- = SiO3 2- +H

5、2O高温SiO2+2C= Si+2CO SiO2+CaCO3 = CaSiO 3 +CO2高温SiO2+4HF=SiF4+2H2O (腐蚀玻璃）第7页/共15页制制法法与与用用途途(1)工业法工业法CaCO3=CaO+CO2(2)实验室制法实验室制法CaCO3+2H+=Ca2+H2O+CO2(1)化工原料：制纯碱、化工原料：制纯碱、尿素；尿素；(2)灭火灭火(3)干冰用人工降雨；干冰用人工降雨；(4)制碳酸饮料等制碳酸饮料等高温天然存在：石英 水晶 硅藻土(1)水晶用于制造电子仪器的重要部件、光学仪器、工艺品(2)光导纤维原料(3)制玻璃第8页/共15页三、硅酸盐与无机非金属材料玻璃玻璃水泥水

6、泥陶瓷陶瓷原料原料纯碱、石灰石、纯碱、石灰石、石英石英粘土、粘土、石灰石石灰石粘土粘土反应反应原理原理CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2NaCO3+SiO2Na2SiO3+CO2高温下发生高温下发生复杂的物理、复杂的物理、化学变化化学变化烧结时发生复杂烧结时发生复杂物理、化学变化物理、化学变化反应反应条件条件高温高温高温高温高温高温生产生产过程过程原料原料熔体熔体玻璃玻璃磨磨烧烧磨磨混合混合成型成型干燥干燥凝结凝结冷却冷却陶器陶器高温高温强热冷却第9页/共15页主要主要成分成分SiO2CaSiO3Na2SiO3硅酸二硅酸二钙钙:2CaOSiO2硅酸三硅酸三钙钙:3CaOSiO2铝酸三钙铝

7、酸三钙:3CaOAl2O3硅酸盐硅酸盐特性特性非晶体非晶体，透明、，透明、无固定熔点，无固定熔点，可在一定温度可在一定温度范围内软化范围内软化水硬性水硬性：无论在水：无论在水中还是在空气中均中还是在空气中均能硬化（是不可逆能硬化（是不可逆过程）过程）抗氧化、抗酸抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高碱腐蚀、耐高温、绝缘温、绝缘种类种类普通玻璃、特普通玻璃、特种玻璃种玻璃不同标号不同标号土器、陶器、土器、陶器、瓷器、炻器等瓷器、炻器等用途用途化学仪器、光化学仪器、光学仪器、运动学仪器、运动器材、通讯器器材、通讯器材、窗玻璃、材、窗玻璃、玻璃瓶、杯玻璃瓶、杯建筑材料建筑材料(1)化学实验中化学实验中的坩埚、蒸发

8、的坩埚、蒸发皿皿(2)建筑中的建筑中的砖、瓦砖、瓦(3)电器电器中的绝缘瓷中的绝缘瓷第10页/共15页传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的特性对比材料材料传统传统新型新型种类种类普通水泥普通水泥普通玻璃普通玻璃粘土质陶瓷粘土质陶瓷高温结构陶瓷高温结构陶瓷生物陶瓷生物陶瓷压电陶瓷压电陶瓷光导纤维光导纤维特性特性耐腐蚀、耐高温耐腐蚀、耐高温质脆、经不起热质脆、经不起热冲击冲击耐高温、高强度耐高温、高强度具有电学特征具有电学特征具有光学特性具有光学特性具有生物功能具有生物功能第11页/共15页 5、新型无机非金属材料的主要品种、性 能及用途氧化铝（氧化铝（ Al2O3）陶瓷）陶瓷（人造刚玉）（人

9、造刚玉）主要主要特性特性高熔点；高硬度；可制成透明高熔点；高硬度；可制成透明陶瓷；无毒、不溶于水，强度高；陶瓷；无毒、不溶于水，强度高；对人体有较好的适应性对人体有较好的适应性 主要主要用途用途高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等瓣膜、人造关节等第12页/共15页氮化硅（氮化硅（Si3N4）陶瓷陶瓷主要主要特性特性超硬度，耐磨损；抗腐蚀，高温超硬度，耐磨损；抗腐蚀，高温时也抗氧化；抗冷热冲击而不碎裂；时也抗氧化；抗冷热冲击而不碎裂；耐高温且不易传热；本身具有润耐高温且不易传热；本身具有润滑性滑性