材料科学硅课件

材料科学硅课件第1页/共40页第四章非金属及其化合物1无机非金属材料的主角硅美国硅谷第2页/共40页主要存在形式主要化合价原子结构示意图

硅

碳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+14284+6242.氧氧氧第3页/共40页

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.第4页/共40页硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的(与碳不同)资料卡片P62硅氧化物硅酸盐存在形式第5页/共40页有结晶形（石英晶体）无定形——硅藻土玛瑙天然的SiO2

硅石一、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（SiO2）（１）二氧化硅的存在{水晶第6页/共40页第7页/共40页第8页/共40页玛瑙第9页/共40页.硅氧氧氧氧科学视野（2）二氧化硅的结构四面体结构第10页/共40页石英研钵光导纤维（3）二氧化硅的用途坩埚第11页/共40页沙子第12页/共40页石英第13页/共40页用途思考与交流：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、耐磨器皿和装饰品第14页/共40页根据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第15页/共40页（5）SiO２的化学性质:ａ：酸性氧化物____高温SiO2＋CaOCaSiO3

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）第16页/共40页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？第17页/共40页雕花玻璃第18页/共40页在玻璃表面涂上一层石蜡第19页/共40页在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸第20页/共40页洗掉酸并去掉石蜡第21页/共40页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：①白色胶状，难溶于水②弱酸性（酸性H2SiO3<H2CO3）不能使指示剂变色③脱水形成硅胶Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3（用作干燥剂）思考与交流：CO2＋H2O＝H2CO3，我们知道SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？第22页/共40页

现象结论化学方程式

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)第23页/共40页

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．用途第24页/共40页二、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放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论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注意保存第25页/共40页硅酸盐的丰富性和多样性人面鱼纹盆(陶瓷)砖瓦(陶瓷)第26页/共40页水泥:以石灰石和黏土为原料第27页/共40页玻璃:

普通玻璃:Na2O·CaO·6SiO2第28页/共40页金刚砂硅钢硅橡胶生物陶瓷第29页/共40页特殊功能的含硅物质①

具有金刚石结构，可用作磨料．②含硅元素4%的硅钢具有

性．③硅橡胶具有

的性质．④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第30页/共40页HFSiF4

SiO2Na2SiO3H2SiO3NaOHHCl小结CaOCaSiO3第31页/共40页+14284+624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SiC第32页/共40页三、硅单质（Si）硅有晶体硅和无定形硅两种单质1.物理性质:①灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体②熔、沸点高、硬度大③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Si+O2==SiO2△第33页/共40页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。第34页/共40页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第35页/共40页第36页/共40页课堂练习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BBB第37页/共40页4.下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（）A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3C.Na2O→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3D5.硅酸的工业制法是:将稀释好的硅酸钠和硫酸反应生成水凝胶,经水洗干燥得成品.有关的化学方程式是

.Na2