第四章材料家族中的元素复习

1、硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。体。硅硅晶体硅的结构类似晶体硅的结构类似于金刚石，熔点和沸于金刚石，熔点和沸点都很高，硬度大。点都很高，硬度大。导电性导电性介于导体介于导体和绝缘体之间。和绝缘体之间。物理性质物理性质 碳与硅化学性质比较碳与硅化学性质比较 碳（碳（ C ） 硅（硅（Si）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。常温下很稳定不易与氢气、氧常温下很稳定不易与氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等物质气、氯气、硫酸、硝酸等物质发生反应，高

2、温时也能发生反发生反应，高温时也能发生反应。应。C + O2 C O2C + C O2 2C OC + C uO C O + C uC + H2O (气 ) C O + H2C + 2H2S O4(浓 ) C O2 +2S O2+ 2H2O *C + 4H N O3(浓 ) C O2 +4N O2+ 2H2O2C + O2 2C OSi+2NaOH+H2O=Na2SiO3 +2H2 *Si+O2 = SiO2Si+2Cl2=SiCl4 *Si+4HF=SiF4+2H2*硅的工业制法与用途硅的工业制法与用途SiO2 +2C = Si + 2CO高温高温Si+2Cl2=SiCl4高温高温SiCl4

3、+2H2=Si+4HCl高温高温（高纯硅）（高纯硅）制粗硅：制粗硅：提提 纯：纯：硅的用途：硅的用途：1）制造晶体管、集成电路；）制造晶体管、集成电路；2）制造硅整流器和太阳能电池等；）制造硅整流器和太阳能电池等；3）硅合金的用途也很广。含硅）硅合金的用途也很广。含硅4%的钢具的钢具有良好的导磁性，可用于制造变压器铁芯；有良好的导磁性，可用于制造变压器铁芯；4）含硅）含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性，左右的钢具有良好的耐酸性，制造耐酸设备。制造耐酸设备。物理性质：熔点高、硬度大、不溶于水、物理性质：熔点高、硬度大、不溶于水、不导电的晶体不导电的晶体二氧化硅的化学性质：二氧化硅的化学性质：不活

4、泼不活泼二氧化硅与二氧化碳的比较二氧化硅与二氧化碳的比较二氧化碳二氧化碳CO2二氧化硅二氧化硅SiO2物质分类物质分类与碱性氧化与碱性氧化物反应物反应与碱反应与碱反应与水反应与水反应与与HF反应反应 均属于酸性氧化物均属于酸性氧化物CO2 CaOCaCO3CaOSiO2 CaSiO3高温CO2 2NaOH Na2CO3+H2O SiO2 2NaOH Na2SiO3+H2OCO2 H2OH2CO3不反应不反应不反应不反应SiO2+4HF=SiF4 +2H2OSiO2二氧化硅的用途二氧化硅的用途(1)水晶用于制造电子仪器的重要部件、水晶用于制造电子仪器的重要部件、光光学仪器、工艺品学仪器、工艺品(

5、2)制造石英表，石英钟制造石英表，石英钟(3)制造光导纤维制造光导纤维(4)制玻璃制玻璃l1、为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用、为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？写出有关方程式。橡皮塞而不用玻璃塞？写出有关方程式。l2、实验室中保存氢氟酸时能否用玻璃仪、实验室中保存氢氟酸时能否用玻璃仪器？器？SiO2 2NaOHNa2SiO3H2OSiO2+4HF=SiF4+2H2Ol因为碱液会跟玻璃塞中的因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应，生成反应，生成的硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。的硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。光导纤维（常识性了解）光导纤维（常识性了解）光导纤维（二氧化硅

6、）光导纤维（二氧化硅）主要特性主要特性抗干扰性能好，不发生辐射；抗干扰性能好，不发生辐射；通讯质量好；通讯质量好；质量轻、耐腐蚀质量轻、耐腐蚀主要用途主要用途用于通讯外，还用于医疗、信息用于通讯外，还用于医疗、信息处理、遥测遥控等处理、遥测遥控等 硅酸盐结构复杂，种类繁多硅酸盐结构复杂，种类繁多用二氧化硅和用二氧化硅和金属氧化物的形式金属氧化物的形式表示其组成表示其组成拆分原则拆分原则l要领：要领：两边原子个数守恒两边原子个数守恒，l格式：金属氧化物、二氧化硅、水格式：金属氧化物、二氧化硅、水l顺序：金属按活动顺序表顺序：金属按活动顺序表玻璃玻璃水泥水泥陶瓷陶瓷原料原料纯碱、石灰石、纯碱、石灰

7、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+SiO2 CaSiO3+CO2NaCO3+SiO2 Na2SiO3+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高温高温主要主要成分成分SiO2CaSiO3Na2SiO3硅酸二钙硅酸二钙:2CaOSiO2硅酸三钙硅酸三钙:3CaOSiO2铝酸三钙铝酸三钙:3CaOAl2O3硅酸盐硅酸盐特性特性非晶体，

8、透明、非晶体，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：无论在水中水硬性：无论在水中还是在空气中均能硬还是在空气中均能硬化（是不可逆过程）化（是不可逆过程）抗氧化、抗酸碱抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、腐蚀、耐高温、绝缘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、瓷土器、陶器、瓷器、炻器等器、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)化学实验中的化学实验中的坩埚、蒸发皿坩埚、蒸发皿(2)建筑中的砖、瓦建筑中的砖、瓦(3

9、)电器中的绝缘电器中的绝缘瓷瓷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1.1.合金合金 由两种或两种以上金属（或金属与非金属）由两种或两种以上金属（或金属与非金属）融合而成的具有金属特性的物质叫合金。融合而成的具有金属特性的物质叫合金。2.2.合金的性质合金的性质 合金的硬度一般比它各成分金属的硬度大；合金的硬

10、度一般比它各成分金属的硬度大；合金的熔点一般比它的各成分的熔点低；合金的熔点一般比它的各成分的熔点低；合金性质并不是各成分物质性质的总和，合金的合金性质并不是各成分物质性质的总和，合金的性能一般优于纯金属。性能一般优于纯金属。 4Al+ 3O2 2Al2O34Al+ 3O2 2Al2O3点燃点燃22Al+2NaOH+6H2Al+2NaOH+6H2 2O=2NaAl(OH)O=2NaAl(OH)4 4+3H+3H2 2 2Al+3Hg(NO3)2=2Al(NO3)3+3Hg氢氧化铝氢氧化铝物理性质：物理性质： Al(OH)3是几乎不溶于水的是几乎不溶于水的白色胶状白色胶状固体，具有固体，具有吸附

11、性，既能凝聚水中悬浮物，又能吸附色素，吸附性，既能凝聚水中悬浮物，又能吸附色素，因此因此Al(OH)3 可作可作净水剂净水剂和和色素吸附剂色素吸附剂。用做。用做胃药胃药（胃舒平的成分）（胃舒平的成分） 化学性质：化学性质： Al(OH) NaOH NaAl(OH) Al(OH) OHAl(OH) 白色胶状白色胶状沉淀溶解沉淀溶解 氢氧化铝与氢氢氧化铝与氢氧化钠溶液氧化钠溶液 Al(OH) 3HCl AlCl +3H O Al(OH) 3H+=Al3+3H O白色胶状白色胶状沉淀溶解沉淀溶解 氢氧化铝与氢氧化铝与盐酸盐酸 化学方程式（离子化学方程式（离子方程式）方程式） 实验现象实验现象 实验内

12、容实验内容 氢氧化铝制取氢氧化铝制取Al(OH)3受热易分解受热易分解2Al(OH)3 Al2O3 3H2O 氧化铝氧化铝 白色固体白色固体，不溶于水，熔点高，良好的，不溶于水，熔点高，良好的耐火耐火材料。材料。自然界中纯净的自然界中纯净的Al2O3 为无色晶体，俗称为无色晶体，俗称刚玉刚玉，硬度仅次于金刚石，可作人造宝石。硬度仅次于金刚石，可作人造宝石。物理性质：物理性质：化学性质：化学性质：Al2O3 6HCl 2AlCl3 3H2O; Al2O3 6H 2Al3 3H2O； ；A13+、Al(OH)4-、Al（OH）3之间的转化之间的转化A13+Al(OH)4-Al（ （OH） ）3+强

13、强碱（碱（过过量）量）+强强酸（酸（过过量）量） +弱碱或弱碱或强强碱适量碱适量 +强强酸酸+弱酸或弱酸或强强酸适量酸适量+强强 碱碱Al2O3 2NaOH 3H2O 2Na Al(OH)4 Al2O3 2OH 3H2O 2Al(OH)4 黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们 的合金构成的材料。的合金构成的材料。有色金属材料：除黑色金属（铁、铬、有色金属材料：除黑色金属（铁、铬、 锰）以外的其他金属材料。锰）以外的其他金属材料。重要的黑色金属材料重要的黑色金属材料-钢铁：钢铁： 生铁（含碳较多，含硅、锰、硫、磷等杂生铁（含碳较多，含硅、锰、硫、磷等杂质）质） 普通钢

14、普通钢 特种钢（不锈钢）。特种钢（不锈钢）。降碳；调硅、锰；去硫、磷降碳；调硅、锰；去硫、磷加入铬、镍加入铬、镍钢铁钢铁钢筋混疑土钢筋混疑土弹簧片弹簧片（硅、锰钢）（硅、锰钢）医疗器械医疗器械（不锈钢）（不锈钢）车轴车轴 履带履带（钨钢锰钢）（钨钢锰钢）几种有色金属材料几种有色金属材料金、银、铜金、银、铜金、银、铜的性质金、银、铜的性质物理性质：物理性质：金属光泽：金属光泽：Au黄色；黄色；Ag银白色；银白色； Cu紫红色。紫红色。延展性：延展性：Au AgCu传热性：传热性： AgCuAu导电性：导电性：AgCuAu化学性质化学性质化学活动性：化学活动性：CuAgAu铜的弱还原性：铜的弱还原

15、性：2 Cu +O2 +H2O +CO2 =Cu2(OH)2CO3 碱式碳酸铜（铜绿）碱式碳酸铜（铜绿）2 Cu +O2 =2CuO 2 Cu +S =Cu2S铜的化合物之间的转化：铜的化合物之间的转化：2CuO2Cu2O+O2CuSO45H2OCuSO4+5H2O黑色黑色红色红色蓝色蓝色白色白色Au货币货币电子元件电子元件航空、航天航空、航天装饰品装饰品Ag货币货币催化剂催化剂化学电源化学电源装饰品装饰品牙科材料牙科材料Cu货币货币催化剂催化剂 电线电缆电线电缆铜芯片铜芯片水管水管认识复合材料认识复合材料1 1、概念：将两种或两种以上性质不同的材料经、概念：将两种或两种以上性质不同的材料经

16、特殊加工而制成的材料。特殊加工而制成的材料。 2 2、组成：复合材料由两部分组成，一部分称为、组成：复合材料由两部分组成，一部分称为 基体，在复合材料中起黏结作用；另一部分基体，在复合材料中起黏结作用；另一部分称为增强体，在复合材料中起骨架作用。称为增强体，在复合材料中起骨架作用。 3 3、特点：复合材料既保持了原有材料的特性，、特点：复合材料既保持了原有材料的特性， 又使各组分之间协同作用，形成了优又使各组分之间协同作用，形成了优 于原材料的特性。于原材料的特性。4 4、分类：、分类： 树脂基复合材料树脂基复合材料 按按 基基 金属基复合材料金属基复合材料 体体 陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料

17、按按 颗粒增强复合材料颗粒增强复合材料增增强强 夹层增强复合材料夹层增强复合材料体体形形 纤维增强复合材料纤维增强复合材料状状玻璃钢玻璃钢基体基体：合成树脂；：合成树脂；增强体增强体：玻璃纤维。：玻璃纤维。特点：重量轻、强度高、耐水、耐磨、耐撞、耐特点：重量轻、强度高、耐水、耐磨、耐撞、耐腐蚀、产品美观及制造方便等。腐蚀、产品美观及制造方便等。用途：已大量用于游乐车、水上滑梯、运输罐、用途：已大量用于游乐车、水上滑梯、运输罐、电话亭、餐桌椅等产品的生产，玻璃钢在排水管电话亭、餐桌椅等产品的生产，玻璃钢在排水管道工程中也得到了广泛的应用。道工程中也得到了广泛的应用。碳纤维碳纤维增强复合材料增强复合材料基体：基体：合成树脂做；合成树脂做；增强体：增强体：碳纤维碳纤维(carbon fiber) (carbon fiber) 。特点：特点：具有韧性好、强度高而质轻的。具有韧性好、强度高而质轻的。用途：用途：碳纤维增强复合材料广泛应用于纺碳纤维增强复合材料广泛应用于纺织机械和化工机械以