第1節(jié)硅無機非金屬材料

第4章材料家族中的元素第1節(jié)硅無機非金屬材料常見存在物質(zhì)形式：一、硅存在形態(tài)：無游離態(tài)，只有化合態(tài)二氧化硅和硅酸鹽同素異形體晶體硅由同種元素組成的性質(zhì)不同的單質(zhì)無定形硅氧48.60%硅26.30%鋁7.73%鐵4.75%鈣3.45%鈉2.74%鉀2.47%鎂2.00%氫0.76%其他1.20%硅元素在地殼中的含量含量僅次于氧觀察硅單質(zhì)的實物圖片，總結(jié)硅的物理性質(zhì)1.物理性質(zhì)顏色狀態(tài)硬度

熔沸點導電性灰黑色、有金屬光澤固體大高介于導體和絕緣體之間碳族元素在元素周期表中的位置最外層電子數(shù)是4，碳也是。3.碳、硅原子主要顯幾價？正四價（+4價）1.硅原子最外層電子數(shù)是多少？2.我們很熟悉的哪種元素最外層電子數(shù)與硅相同？2.化學性質(zhì)（1）常溫下化學性質(zhì)穩(wěn)定,不易與H2、O2、Cl2、硫酸、硝酸、鹽酸等物質(zhì)反應,只與強堿、氫氟酸、氟氣反應Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑Si+2F2====SiF4Si+4HF====SiF4↑+2H2↑與氫氧化鈉與F2與HF(2)加熱①Si+O2====SiO2△（燃燒，放出大量的熱）②Si+2Cl2====SiCl4高溫（粗硅）SiO2+2C====Si+2CO↑高溫3.硅的工業(yè)制法(粗硅)粗硅提純：高溫Si+2Cl2====SiCl4高溫SiCl4+2H2====Si+4HCl

（高純硅）硅芯片、大規(guī)模集成電路及相應的計算機技術(shù)都需要有高純度的硅才能實現(xiàn)，所以需要對粗硅進行提純（粗硅）最早使用的半導體材料是鍺，現(xiàn)在最廣泛使用的半導體材料是硅。4.硅的用途（1）硅芯片；半導體材料導電能力介于導體和絕緣體之間的一類材料（2）制集成電路、晶體管、硅整流器等半導體材料。（3）含硅4%的鋼可制變壓器鐵芯。（4）含硅15%的鋼具有耐酸性，制耐酸設備。太陽能電池電腦的中央處理器（CPU）硅光電池大規(guī)模集成電路硅石硅礦山二、二氧化硅1.二氧化硅的存在在自然界主要存在于水晶、石英和沙子等物質(zhì)中純凈的二氧化硅俗稱水晶2.物理性質(zhì)顏色熔點硬度溶解性導電性無色高大不溶于水不導電①與燒堿溶液反應SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2OSiO2+CaO====CaSiO3

高溫（1）酸性氧化物3.化學性質(zhì)②與氧化鈣反應（2）與碳酸鹽反應SiO2+Na2CO3====CO2↑+Na2SiO3高溫SiO2+CaCO3====CO2↑+CaSiO3高溫（3）不與酸反應（除氫氟酸以外）SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O（4）弱氧化性SiO2+2C====Si+2CO↑高溫二氧化碳CO2二氧化硅SiO2物質(zhì)分類與堿性氧化物反應與堿反應與水反應與HF反應

均屬于酸性氧化物CO2+CaO====CaCO3CO2+2NaOH====Na2CO3+H2OSiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2OCO2+H2O====H2CO3不反應不反應SiO2+4HF====SiF4↑+2H2O二氧化硅與二氧化碳的區(qū)別和聯(lián)系CaO+SiO2====CaSiO3高溫4.用途(1)沙子是基本的建筑材料。(2)純凈的SiO2是現(xiàn)代光學及光纖制品的基本原料，可以制作光導纖維。(3)石英和瑪瑙制作飾物和工藝品。硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱，硅酸鹽是結(jié)構(gòu)復雜的固態(tài)化合物，一般都不溶于水。1.含義三、硅酸鹽2.硅酸鈉（Na2SiO3）最簡單的硅酸鹽硅酸的制備：較強酸和可溶性硅酸鹽反應制硅酸2HCl+Na2SiO3+H2O====H4SiO4↓+2NaClH4SiO4H2SiO3SiO2常溫分解受熱分解3.關于硅酸鹽說明（1）除硅酸鉀、硅酸鈉、硅酸銨以外均難溶于水；（2）硅酸鈉俗稱泡花堿；它的水溶液俗稱水玻璃，是一種粘合劑；（3）硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕，可用作肥皂填料、木材防火劑等。因NaOH會與玻璃的主要成分SiO2反應，生成的Na2SiO3溶液會使瓶塞與瓶壁粘連在一起。因此保存NaOH溶液時不能使用玻璃塞t四、硅酸鹽工業(yè)無機非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃1.分類1.玻璃

原料

發(fā)生的反應

成分

性能純堿、石灰石和石英Na2SiO3、CaSiO3和SiO2玻璃無固定的熔沸點Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑高溫

高溫2.水泥原料成分性能用途水泥、沙子和水水泥、沙子和碎石黏土和石灰石硅酸三鈣(3CaO·SiO2)硅酸二鈣(2CaO·SiO2)鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)水硬性水泥砂漿混凝土、3.陶瓷

陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優(yōu)點，因此，陶瓷制品一直為人們所喜愛。家用陶瓷隋代燒制的三彩陶駱駝1.新型無機非金屬材料的特征五、新型無機非金屬材料（1）耐高溫、強度高；（2）具有電學性質(zhì)；（3）具有光學性質(zhì)；（4）具有生物功能。2.新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷透明陶瓷、超導陶瓷等材料家族中的元素硅及其化合物材料硅單質(zhì)的存在、性質(zhì)、用途SiO2的性質(zhì)、用途無機非金屬材料金屬材料復合材料傳統(tǒng)無機非金屬材料新型無機非金屬材料金、銀、銅、合金1.下列關于硅的敘述，不正確的是（）A.硅是非金屬元素，但其單質(zhì)是灰黑色有金屬光澤的固體B.硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料C.硅的化學性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)反應D.當加熱到一定溫度時，硅能與氧氣、氫氣等非金屬單質(zhì)反應C2.下列物質(zhì)中屬于純凈物的是()A.Na2CO3·10H2O

B.水泥C.純凈的鹽酸D.普通玻璃A3.下列關于Si的化學性質(zhì)敘述正確的是（）A.常溫下能與任何酸反應B.常溫下可與強堿溶液反應C.常溫下可與氧氣反應D.常溫下不與任何酸反應B4.下列物質(zhì)中,不能用玻璃瓶來盛裝的是（）A.燒堿溶液B.濃硫酸C.氫氟酸D.碳酸鈉溶液C5.要除去SiO2中的CaO雜質(zhì)，最適宜的試劑是（）A.純堿溶液B.鹽酸C.硫酸D.苛性鈉溶液B

在最悲傷的時候,不能失去信念；在最幸福的時候,不能忘記挫折。