无机非金属材料yong

会计学1无机非金属材料无机非金属材料yong硅的氧化物和硅酸盐构成了地壳中大部硅的氧化物和硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量分的岩石、沙子和土壤，约占地壳质量的的90%以上。因此，硅在无机非金属材以上。因此，硅在无机非金属材料中扮演主要角色。料中扮演主要角色。非金属及其化合物非金属及其化合物无机非金属材料主角无机非金属材料主角-硅硅自学提纲自学提纲1、从原子结构分析，硅与我们熟悉的哪种元素原子结构最相、从原子结构分析，硅与我们熟悉的哪种元素原子结构最相似？这两种元素在自然界的存在有何不同？似？这两种元素在自然界的存在有何不同？2、什么是硅石？用树状分类法将其分类。、什么是硅石？用树状分类法将其分类。3、二氧化硅与我们熟悉的哪种物质空间结构相似？、二氧化硅与我们熟悉的哪种物质空间结构相似？4、二氧化硅有哪些主要的物理和化学性质？、二氧化硅有哪些主要的物理和化学性质？5、二氧化硅有哪些主要用途？、二氧化硅有哪些主要用途？6、硅酸（、硅酸（H2SiO3）是一种什么样的酸？实验室如何制备硅酸？）是一种什么样的酸？实验室如何制备硅酸？7、硅酸有哪些用途？、硅酸有哪些用途？8、什么是硅酸盐？有何性质？、什么是硅酸盐？有何性质？9、最简单的硅酸盐是什么？是否溶于水？其俗名是什么？、最简单的硅酸盐是什么？是否溶于水？其俗名是什么？有何用途？有何用途？10、复杂的硅酸盐如何表示？、复杂的硅酸盐如何表示？11、陶瓷、玻璃、水泥都是传统的硅酸盐产品，制备的原料、陶瓷、玻璃、水泥都是传统的硅酸盐产品，制备的原料和主要成分分别是什么？和主要成分分别是什么？12 、新型的无机非金属材料有哪些、新型的无机非金属材料有哪些?13、硅单质有晶体硅和无定形硅，晶体硅有哪些性质？有何用途？、硅单质有晶体硅和无定形硅，晶体硅有哪些性质？有何用途？14、工业上如何制备单质硅？、工业上如何制备单质硅？1、从原子结构分析，硅与我们熟悉的哪种元素原子结、从原子结构分析，硅与我们熟悉的哪种元素原子结构最相似？这两种元素在自然界的存在有何不同？构最相似？这两种元素在自然界的存在有何不同？+142 8 4+62 4 碳是构成有机物的主碳是构成有机物的主要元素。在地壳中主要元素。在地壳中主要形成石灰岩和碳酸要形成石灰岩和碳酸盐等矿物。自然界有盐等矿物。自然界有游离态的碳存在。游离态的碳存在。硅是构成岩石与许多硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。硅矿物的基本元素。硅是一种亲氧元素，在是一种亲氧元素，在自然界总是与氧相互自然界总是与氧相互化合。主要以高熔点化合。主要以高熔点的氧化物和硅酸盐形的氧化物和硅酸盐形式存在，无游离态。式存在，无游离态。SiC沙子沙子水水 晶晶玛玛 瑙瑙玻璃玻璃陶瓷陶瓷计算机芯片计算机芯片光导纤维光导纤维2、什么是硅石？用树状分类法将其分类。、什么是硅石？用树状分类法将其分类。天然天然SiOSiO2 2 结晶（结晶（石英）石英）无定形（硅藻土）无定形（硅藻土）纯净无色透明的纯净无色透明的SiOSiO2 2晶体叫做水晶晶体叫做水晶具有彩色环带状或层具有彩色环带状或层状的叫玛瑙状的叫玛瑙Sio共价键3、二氧化硅与我们熟悉的哪种物质空间结构相似？、二氧化硅与我们熟悉的哪种物质空间结构相似？金刚石金刚石SiO2晶体的基本结构单元呈晶体的基本结构单元呈 形，每个形，每个Si原子原子周围结合周围结合 个个O，每个，每个O原子跟原子跟 个个Si相结合，相结合，Si与与O原子按原子按 的比例组成的比例组成 的晶体。的晶体。四面体四面体421：2立体网状立体网状网状结构决定了网状结构决定了SiOSiO2 2具有优良的性质具有优良的性质物理性质：物理性质：SiO2 溶于水，溶于水， 熔点熔点 ，硬度，硬度 。 化学性质化学性质(1)不活泼性：不活泼性： 常温下，与水不反应，氢氟酸是惟一可以与常温下，与水不反应，氢氟酸是惟一可以与之反应的酸，化学方程式：之反应的酸，化学方程式： . 玻璃中含玻璃中含SiO2，所以可以用，所以可以用 来雕刻玻璃来雕刻玻璃，氢氟酸不能用，氢氟酸不能用 瓶盛装瓶盛装 不不很高很高很大很大氢氟酸氢氟酸玻璃玻璃4、二氧化硅有哪些主要的物理和化学性质？、二氧化硅有哪些主要的物理和化学性质？SiOSiO2 2 + 4HF =SiF + 4HF =SiF4 4 + 2H + 2H2 2O O雕花玻璃在玻璃表面涂上一层石蜡在玻璃表面涂上一层石蜡在石蜡上雕刻出花纹，向在石蜡上雕刻出花纹，向挖空部分加少量氢氟酸挖空部分加少量氢氟酸洗掉酸并去掉石蜡洗掉酸并去掉石蜡(2)具有具有 性氧化物的部分通性：性氧化物的部分通性：与烧碱溶液反应：与烧碱溶液反应： 与生石灰反应：与生石灰反应：(3)(3)弱氧化性：弱氧化性：酸酸高温高温 2C+SiO22CO +SiSiOSiO2 2+2NaOH =Na+2NaOH =Na2 2SiOSiO3 3+ H+ H2 2O OSiOSiO2 2 + CaO = CaSiO+ CaO = CaSiO3 3高温高温二氧化硅和二氧化碳结构性质比较二氧化硅和二氧化碳结构性质比较物质物质二氧化硅二氧化硅二氧化碳二氧化碳熔点、沸点、熔点、沸点、硬度、状态硬度、状态 很高、大、固态很高、大、固态 低、小、气态低、小、气态 与水与水与氢氟酸与氢氟酸与碱溶液与碱溶液与碱性氧化与碱性氧化物物弱氧化性弱氧化性 小结小结比较比较 5、二氧化硅有哪些主要用途？、二氧化硅有哪些主要用途？(2)(2) 和和 制作饰物和工艺品。制作饰物和工艺品。(1)(1)沙子是基本的沙子是基本的 材料。材料。(3)(3) 是现代光学和光纤制品的是现代光学和光纤制品的基本原料。基本原料。二氧化硅的用途二氧化硅的用途 -制光导纤维制光导纤维光光 纤纤 光光 缆缆 普普 通通 电电 缆缆 信息量大信息量大,每根光纤理论每根光纤理论上可同时通过上可同时通过10亿路电亿路电话话 8管同轴电管同轴电缆每条通话缆每条通话1800路路 原料来源广原料来源广(石英玻璃石英玻璃),节约有色金属节约有色金属 资源较少资源较少 质量小质量小,每公里每公里27 g,不怕不怕腐蚀腐蚀,铺设方便铺设方便 每公里每公里1.6 t 成本低成本低,每公里每公里1万元左右万元左右 每公里每公里20万万元元 性能好性能好,抗电磁干扰保密抗电磁干扰保密性强性强,能防窃听能防窃听,不发生电不发生电辐射辐射 不抗电磁干不抗电磁干扰，发生电扰，发生电辐射辐射医生正在用光导纤维内窥镜检查病情医生正在用光导纤维内窥镜检查病情 石石 英英 制制 品品6、硅酸（、硅酸（H2SiO3）是一种什么样的酸？）是一种什么样的酸？酸性比碳酸弱酸性比碳酸弱.7、实验室如何制备硅酸？硅酸有哪些用途？、实验室如何制备硅酸？硅酸有哪些用途？由于由于SiOSiO2 2不溶于水，所以硅酸是通过不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸可溶性硅酸盐盐与其它酸反应制得的。与其它酸反应制得的。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体胶体)+2NaClH2SiO3=SiO2+H2ONa2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3 +Na2CO3硅酸的酸性比碳酸弱，碳酸酸性与盐酸弱，硅酸的酸性比碳酸弱，碳酸酸性与盐酸弱，请你设计一个实验论证它们酸性的强弱。请你设计一个实验论证它们酸性的强弱。CaCO3+2HCl=H2O+CO2+CaCl2 硅酸浓度较大时则形成硅酸浓度较大时则形成 ； 硅酸凝胶干燥脱水硅酸凝胶干燥脱水硅酸干凝胶硅酸干凝胶，又称为，又称为 ，吸附水分能力强，常用作吸附水分能力强，常用作 ，也用作，也用作 的的载体。载体。 硅胶硅胶硅酸凝胶硅酸凝胶干燥剂干燥剂催化剂催化剂硅酸的用途硅酸的用途物质物质硅酸硅酸碳酸碳酸化学式酸酐SiO2CO2制法颜色与状态白色、固体白色、固体无纯液态，只存在于水无纯液态，只存在于水溶液中溶液中水溶性不溶于水不溶于水只存在于水溶液中只存在于水溶液中酸性比较 硅酸、碳酸的对比硅酸、碳酸的对比 小结小结比较比较 8、什么是硅酸盐？有何性质？、什么是硅酸盐？有何性质？硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。是一类结构复杂的固态物质，大多数不溶于水，是一类结构复杂的固态物质，大多数不溶于水，化学性质很稳定。化学性质很稳定。9、最简单的硅酸盐是什么？是否溶于水？其俗名、最简单的硅酸盐是什么？是否溶于水？其俗名是什么？有何用途？是什么？有何用途？ 最简单的硅酸盐是最简单的硅酸盐是NaNa2 2SiOSiO3 3，俗名泡花碱，白色固，俗名泡花碱，白色固体，易溶于水，其水溶液俗称为水玻璃体，易溶于水，其水溶液俗称为水玻璃, ,呈碱性。水玻呈碱性。水玻璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强。可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和防定性强。可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和防火剂，建筑、纸张的黏胶剂。火剂，建筑、纸张的黏胶剂。 10、复杂的硅酸盐如何表示？、复杂的硅酸盐如何表示？用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成拆分原则：拆分原则：要领：要领：两边原子个数守恒两边原子个数守恒格式：金属氧化物、二氧化硅、水格式：金属氧化物、二氧化硅、水顺序：金属按活动顺序表顺序：金属按活动顺序表高岭石高岭石 AlAl2 2（SiSi2 2O O5 5）（）（OHOH）4 4AlAl2 2O O3 3 2SiO2SiO2 22H2H2 2O O11、陶瓷、玻璃、水泥都是传统的硅酸盐产品，制备的、陶瓷、玻璃、水泥都是传统的硅酸盐产品，制备的原料和主要成分分别是什么？原料和主要成分分别是什么？陶瓷陶瓷（1）主要原料：）主要原料：黏土黏土 Al2O32SiO22H2O（2）釉料）釉料金属及其化合物金属及其化合物使陶瓷表面光滑，不渗水，具有丰富的使陶瓷表面光滑，不渗水，具有丰富的色彩。色彩。（3）特性：抗氧化性，抗酸碱腐蚀，耐）特性：抗氧化性，抗酸碱腐蚀，耐高温，易成形。高温，易成形。玻璃玻璃（1）含有）含有Na2SIO3,CaSiO3和和 SiO2 ， 主要成分是主要成分是SiO2，玻璃态物质，没有，玻璃态物质，没有 固定熔点固定熔点（2）反应原料：）反应原料： 石灰石，纯碱，石英石灰石，纯碱，石英（3）反应原理：）反应原理：Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温高温CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温高温水泥水泥（1）原料：石灰石，黏土，石膏）原料：石灰石，黏土，石膏（2）主要成分）主要成分硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3（3）水硬性，吸水性强）水硬性，吸水性强传统无机非金属材料：传统无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥陶瓷、玻璃、水泥新型无机非金属材料：新型无机非金属材料：新型陶瓷新型陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷高温结构陶瓷、压电陶瓷透明陶瓷、超导陶瓷等透明陶瓷、超导陶瓷等氧化铝透明陶瓷管氮化硅陶瓷物理性质：物理性质：存在形式存在形式晶体硅晶体硅无定形硅无定形硅硅单硅单质质硅有晶体硅和无定形硅两种硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。光泽、硬而脆的固体。晶体硅的结构类似于金刚石，熔点晶体硅的结构类似于金刚石，熔点(1410)和沸点和沸点都很高，硬度大。都很高，硬度大。导电性介于导体和绝缘体之间。导电性介于导体和绝缘体之间。在高温条件下，单质硅能与在高温条件下，单质硅能与O2和和Cl2等非等非金属单质反应。金属单质反应。常温下化学性质不活泼，只能跟常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF和和 NaOH溶液反应。溶液反应。Si2F2SiF4 Si4HFSiF42H2 Si2NaOHH2ONa2SiO32H2SiO2 SiO2硅单质的化学性质硅单质的化学性质Si(粗粗)2Cl2SiCl4 加热加热工业上，用工业上，用焦炭在高温下焦炭在高温下还原石英砂可还原石英砂可制得粗硅制得粗硅，又又能跟氯气反应能跟氯气反应经提纯得到经提纯得到 SiCl4后再用后再用氢气还原制得氢气还原制得纯硅：纯硅：硅的工业制备硅的工业制备硅单硅单质质SiCl42H2Si(纯纯)4HCl SiO22CSi(粗粗)2CO 高温高温Si(粗粗)2Cl2SiCl4 加热加热硅单质的用途硅单质的用途制集成电路、晶体管、硅整流器等制集成电路、晶体管、硅整流器等 半导体材料半导体材料含硅含硅4%的钢可制的钢可制变压器铁芯变压器铁芯含硅含硅15%的钢具有耐酸性，制的钢具有耐酸性，制耐酸设耐酸设 备备硅芯片；半导体材料硅芯片；半导体材料用途：太阳能电池、计用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材算机芯片以及半导体材料信息技术等材料和人料信息技术等材料和人造卫星、登月车、火星造卫星、登月车、火星探测器等动力设备新能探测器等动力设备新能源。源。硅太阳能电池硅太阳能电池硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心硅芯片是各种计算机、微电子产品的核心途途用用质质单单硅硅SiSiO2Na2SiO3SiF4H2SiO3作业：作业：上网查阅有关硅及其化合物的用途，了解新型的上网查阅有关硅及其化合物的用途，了解新型的无机非金属材料有关知识。无机非金属材料有关知识。3.下列物质中能与下列物质中能与SiO2起化学反应的是（起化学反应的是（ ） 浓浓H2SO4 H2O 盐酸盐酸 HF KOH溶液溶液 氧化钙氧化钙A. B. C. D.2.下列溶液中，能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是下列溶液中，能用带磨口玻璃塞的试剂瓶盛放的是( ) A.浓浓H2SO4 B.水玻璃水玻璃 C.氢氟酸氢氟酸 D.苛性钾溶液苛性钾溶液4.要除去要除去SiO2中混有的少量中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（杂质，最适宜的试剂是（ ） A.纯碱溶液纯碱溶液 B.盐酸盐酸 C.硫酸硫酸 D.苛性钠溶液苛性钠溶液1.下列物质中下列物质中,主要成分不是主要成分不是SiO2的是（的是（ ） A.金刚砂金刚砂 B.玛瑙玛瑙 C.水晶水晶 D.石英石英 测试测试反馈反馈 ： A A CB.6、CO2通入下列各溶液中，不会产生难溶物的是（通入下列各溶液中，不会产生难溶物的是（ ） A、水玻璃、水玻璃 B、石灰水、石灰水 C、饱和、饱和Na2CO3 D、CaCl25.在无色的强酸性溶液中，能大量共存的是在无色的强酸性溶液中，能大量共存的是( )A.Na+、Al3+、NO3、ClB.K+、Na+、Cl、SiO32C.Fe2+、K+、SO42、ClD.Na+、HCO3、K+、NO3 AD 7、盛、盛NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因：溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞的原因：（1） （2） 。 8、A是一种天然透明晶体，是一种天然透明晶体，B是一种常见的无是一种常见的无色无味的气体，可使澄清石灰水变浑浊。色无味的气体，可使澄清石灰水变浑浊。A虽不虽不能溶于强酸，但却能溶于氢氟酸，并生成气体能溶于强酸，但却能溶于氢氟酸，并生成气体C，A和烧碱溶液反应生成和烧碱溶液反应生成D的水溶液，的水溶液，当气体当气体B通入通入D的水溶液中，能生成白色胶状沉的水溶液中，能生成白色胶状沉淀淀E，E加热后重新生成加热后重新生成A。（1）写出化学式）写出化学式 A 、B 、C 、D 、E 。（2）写出有关反应的化学方程式。）写出有关反应的化学方程式。 ABDC10.10.下列物质中属于纯净物的是下列物质中属于纯净物的是( )( ) A.Na A.Na2 2COCO3 310H10H2 2O O B.B.水泥水泥 C.C.纯净的盐酸纯净的盐酸 D.D.普通玻璃普通玻璃 11. 11.下列叙述正确的是下列叙述正确的是( )( )A.A.酸均不能与酸性氧化物反应酸均不能与酸性氧化物反应B.B.玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸玻璃、陶瓷、水泥容器都不能贮存氢氟酸C.C.石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同石灰抹墙、水泥砌墙过程的硬化原理相同D.D.石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同12.12.下列物质有固定熔点的是（）下列物质有固定熔点的是（）A.A.水泥水泥 B.B.玻璃玻璃C.NaC.Na2 2OSiOOSiO2 2 D.D.水玻璃水玻璃 实验室有六种试剂，根据实验室有六种试剂，根据它们各自的性质，必须选择适它们各自的性质，必须选择适当的试剂瓶盛放，请在对应的当的试剂瓶盛放，请在对应的各种试剂瓶和所装试剂之间进各种试剂瓶和所装试剂之间进行连线。行连线。试剂试剂二氧化硅二氧化硅氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液硝酸银晶体硝酸银晶体 氢氟酸氢氟酸浓硫酸浓硫酸 氯水氯水试剂瓶试剂瓶细口磨口塞细口磨口塞广口瓶广口瓶棕色细口磨口塞棕色细口磨口塞细口橡皮塞细口橡皮塞棕色广口瓶棕色广口瓶细口塑料瓶细口塑料瓶沙子沙子陶瓷陶瓷光导纤维光导纤维雕花玻璃(2)具有具有 性氧化物的部分通性：性氧化物的部分通性：与烧碱溶液反应：与烧碱溶液反应： 与生石灰反应：与生石灰反应：(3)(3)弱氧化性：弱氧化性：酸酸高温高温 2C+SiO22CO +SiSiOSiO2 2+2NaOH =Na+2NaOH =Na2 2SiOSiO3 3+ H+ H2 2O OSiOSiO2 2 + CaO = CaSiO+ CaO = CaSiO3 3高温高温8、什么是硅酸盐？有何性质？、什么是硅酸盐？有何性质？硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。是一类结构复杂的固态物质，大多数不溶于水，是一类结构复杂的固态物质，大多数不溶于水，化学性质很稳定。化学性质很稳定。9、最简单的硅酸盐是什么？是否溶于水？其俗名、最简单的硅酸盐是什么？是否溶于水？其俗名是什么？有何用途？是什么？有何用途？ 最简单的硅酸盐是最简单的硅酸盐是NaNa2 2SiOSiO3 3，俗名泡花碱，白色固，俗名泡花碱，白色固体，易溶于水，其水溶液俗称为水玻璃体，易溶于水，其水溶液俗称为水玻璃, ,呈碱性。水玻呈碱性。水玻璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳璃是无色粘稠的液体，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性强。可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和防定性强。可用作肥皂填料，木材、织物的防腐剂和防火剂，建筑、纸张的黏胶剂。火剂，建筑、纸张的黏胶剂。 水泥水泥（1）原料：石灰石，黏土，石膏）原料：石灰石，黏土，石膏（2）主要成分）主要成分硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3（3）水硬性，吸水性强）水硬性，吸水性强