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文檔簡介

無機非金屬材料的主角——硅龔珊H2SiO3SiSiO2SiO2玻璃陶瓷SiO2SiNa2SiO3CaSiO3SiO2水泥碳硅元素在自然界“主角”地位對比巖石沙子土壤Si在自然界沒有游離態(tài),只有化合態(tài),全部以熔點很高的氧化物SiO2及硅酸鹽形式存在。因為硅是一種親氧元素C在自然界既有游離態(tài),又有化合態(tài)。游離態(tài)有金剛石等;而化合態(tài)是在地殼中主要形成石灰?guī)r和碳酸鹽等礦物,CO2通常以分子形式存在于大氣中,通過光合作用碳元素進入有機世界。碳硅元素在自然界“主角”地位對比第ⅣA族的二兄弟碳和硅—豪門二杰碳元素硅元素形成了無數(shù)種構(gòu)成人類和其它地球生物等的有機物,“統(tǒng)治了有機界”。煤、石油等有機化產(chǎn)品和材料是現(xiàn)代化的基石構(gòu)成了地殼大部分巖石、沙子和土壤,“統(tǒng)治了地殼”硅是構(gòu)成巖石與許多礦物的基本元素,“統(tǒng)治無機礦物界”硅酸鹽工業(yè)的陶瓷、玻璃、水泥等使人類生活日新月異原子結(jié)構(gòu)示意圖SiC常溫下不活潑常溫下很穩(wěn)定化學性質(zhì)原子結(jié)構(gòu)用途一、硅單質(zhì)(Si)2、物理性質(zhì)有金屬光澤的灰黑色固體,熔點高,硬度大,脆。1、存在形式{晶體硅無定形硅導電性介于導體和絕緣體之間(半導體)晶體硅的導電性介于導體和半導體之間,是良好的半導體材料,硅是信息技術的關鍵材料硅太陽能電池電腦的中央處理器(CPU)3、化學性質(zhì)常溫下不活潑,常溫下可以和F2、HF及強堿反應,加熱條件下可與O2或Cl2反應Si4HF===SiF4↑2H2↑

Si2NaOHH2O==Na2SiO32H2↑

Si2F2===SiF4↑

SiO2===SiO2Si2Cl2===SiCl44、制法SiO22C===Si2CO↑高溫工業(yè)上用此反應制備粗硅,這就是“從沙灘到用戶”!硅石結(jié)晶形(石英)無定形硅藻土無色透明彩色環(huán)帶或?qū)訝钏К旇Ф⒍趸瑁⊿iO2)(1二氧化硅的存在沙子中含小粒的石英晶體四面體中Si在中心,O在4個頂角,許多這樣的四面體又通過頂角的O相連,每個Si與4個O相連,每個O與2個Si相連,即Si和O按1:2組成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(2)正四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)硅氧比例:1:2沒有SiO2分子存在只存在硅氧原子微觀結(jié)構(gòu)用途堅硬、熔點高、受壓不易變形結(jié)構(gòu)松散、易被壓縮物理性質(zhì)碳硅氧化物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途對比化學穩(wěn)定性:穩(wěn)定性好,很不活潑。除氫氟酸外一般不與其它酸反應,可與強堿反應,屬酸性氧化物(3)化學性質(zhì)Ⅰ、特性SiO24HF=SiF4↑2H2O盛放氫氟酸的試劑瓶應該用什么材質(zhì)?氫氟酸試劑瓶上可能會有什么危險品標志?想一想注意:玻璃中含有SiO2,所以可以用HF來刻蝕玻璃。SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OⅡ、酸性氧化物(Ⅰ)與堿反應(Ⅱ)與堿性氧化物反應SiO2+CaO=CaSiO3高溫(Ⅲ)與鹽反應SiO2+CaCO3

=CaSiO3+CO2高溫SiO2+Na2CO3=Na2SiO3CO2高溫實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞而不用玻璃塞?NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應生成Na2SiO3,使瓶塞部分粘結(jié)而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。想一想知識拓展:粗硅的提純SiO2粗硅SiCl4SiCCl2精餾H2高溫高溫高溫SiO22C==2CO↑Si含雜質(zhì)的粗硅Si2Cl2==SiCl4液態(tài)生成的液態(tài)SiCl4經(jīng)精餾、除硼、砷等,再用H2還原SiCl42H2==4HClSi純度高的多晶硅高溫高溫高溫CO2SiO2物質(zhì)分類與堿性氧化物反應與堿反應與水反應與鹽反應特殊反應-----CO2+Na2O=Na2CO3CaO+SiO2==CaSiO3高溫CO2+2OH-=CO32-H2OCO2+OH-=HCO3-SiO2+2OH-=SiO32-H2OCO2+H2OH2CO3不反應Na2CO3SiO2===Na2SiO3CO2↑

CaCO3SiO2===CaSiO3CO2↑高溫高溫SiO24HF=SiF4↑2H2O2CSiO2==Si2CO↑高溫回顧:碳與硅的氧化物性質(zhì)對比Na2CO3H2OCO2=NaHCO3酸性氧化物三、用途廣泛的硅酸(H2SiO3)硅酸是一種白色粉末狀的固體,它不溶于水;是一種很弱的酸,不能使指示劑變色。硅酸H2SiO3H2SiO32NaOH==Na2SiO32H2O②不穩(wěn)定(比H2CO3穩(wěn)定),受熱易分解?H2SiO3==H2O+SiO2①弱酸性。只能與強堿發(fā)生中和反應硅酸鹽H2SiO3如何制備呢?O2O2NaOHNaOH原理:可溶性硅酸鹽和酸反應實驗探究:硅酸的制備實驗探究探究硅酸的制備試劑實驗原理實驗步驟實驗現(xiàn)象分析與結(jié)論交流與反思碳酸的酸性比硅酸強,硅酸是一種膠體。硅酸鈉溶液遇酚酞變紅,滴入鹽酸或通入二氧化碳后,紅色逐漸變淺,生成膠狀白色固體。硅酸鈉溶液、酚酞、鹽酸、大理石Na2SiO32HCl=H2SiO3膠體2NaClNa2SiO3CO2H2O=H2SiO3膠體Na2CO3酸的強弱比較鹽酸>醋酸>碳酸>硅酸四、結(jié)構(gòu)復雜的硅酸鹽硅酸鈉Na2SiO3Na2O·SiO2=高嶺石Al2Si2O5OH4=Al2O3·2SiO2·2H2O石棉CaMg3Si4O12=CaO·3MgO·4SiO2見書P77資料卡片高嶺石:Al2Si2O5OH4鈣長石:CaAl2SiO6Al2O3·2SiO2·2H2OCaO·Al2O3·SiO2正長石:AlSi3O82O·Al2O3·6SiO2*氧化物的順序:活潑金屬氧化物·較不活潑金屬氧物·二氧化硅·水·硅酸鈉(Na2SiO3硅酸鈉:最簡單的硅酸鹽,可溶于水,又名“泡花堿”,水溶液俗稱“水玻璃”,常用制硅膠、作黏合劑、防腐劑和耐火材料等。放入蒸餾水放入Na2SiO3飽和溶液現(xiàn)象結(jié)論水蒸發(fā)后,濾紙著火燃燒水蒸發(fā)后,濾紙不易著火燃燒用水玻璃浸泡過的木材或織物可防火無機非金屬材料與硅酸鹽工業(yè)玻璃水泥陶瓷玻璃主要原料:純堿石灰石石英glass水泥主要原料:黏土石灰石Al2O3·2SiO2·2H2Ocement1、混合2、成型以黏土為原料經(jīng)高溫燒結(jié)而成。Al2O3·2SiO2·2H2O陶瓷ceramics3、經(jīng)干燥后高溫灼燒4、上釉彩5、高溫釉燒完成總結(jié):傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽工業(yè)主要原料主要成分種類水泥工業(yè)玻璃工業(yè)陶瓷工業(yè)黏土石灰石石膏3CaO·

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