第1节硅无机非金属资料.ppt

* * 第4章 材料家族中的元素 第1节 硅 无机非金属材料 常见存在物质形式： 一、硅 存在形态： 无游离态，只有化合态 二氧化硅和硅酸盐 同素异形体 晶体硅 由同种元素组成的 性质不同的单质 无定形硅 氧48.60% 硅26.30% 铝7.73% 铁4.75% 钙3.45% 钠2.74% 钾2.47% 镁2.00% 氢0.76% 其他1.20% 硅元素在地壳中的含量 含量仅 次于氧 观察硅单质的实物图片，总结硅的物理性质 1.物理性质 颜色 状态 硬度 熔沸点 导电性 灰黑色、 有金属光泽 固体 大 高 介于导体 和绝缘体 之间 碳族元素在元素周期表中的位置 最外层电子数是4，碳也是。 3.碳、硅原子主要显几价？ 正四价（+4价） 1.硅原子最外层电子数是多少？ 2.我们很熟悉的哪种元素最外层电子数与硅相同？ 2.化学性质 （1）常温下 化学性质稳定,不易与H2、O2、Cl2、硫酸、硝酸、盐酸等物质反应,只与强碱、氢氟酸、氟气反应 Si+2NaOH+H2O ==== Na2SiO3+2H2↑ Si+2F2 ==== SiF4 Si+4HF ==== SiF4↑+2H2↑ 与氢氧化钠 与F2 与HF (2)加热 ①Si+O2 ==== SiO2 △ （燃烧，放出大量的热） ②Si+2Cl2 ==== SiCl4 高温 （粗硅） SiO2 +2C ==== Si + 2CO↑ 高温 3.硅的工业制法(粗硅) 粗硅提纯： 高温 Si+2Cl2 ==== SiCl4 高温 SiCl4+2H2 ==== Si+4HCl （高纯硅） 硅芯片、大规模集成电路及相应的计算机技术都需要有高纯度的硅才能实现，所以需要对粗硅进行提纯 （粗硅） 最早使用的半导体材料是锗，现在最广泛使用的半导体材料是硅。 4.硅的用途 （1）硅芯片；半导体材料 导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料 （2）制集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料。 （3）含硅4%的钢可制变压器铁芯。 （4）含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸设备。 太阳能电池 电脑的中央处理器（CPU） 硅光电池 大规模集成电路 硅石 硅矿山 二、二氧化硅 1.二氧化硅的存在 在自然界主要存在于水晶、石英和沙子等物质中 纯净的二氧化 硅俗称水晶 2. 物理性质 颜色 熔点 硬度 溶解性 导电性 无色 高 大 不溶于水 不导电 ①与烧碱溶液反应 SiO2+2NaOH ==== Na2SiO3+H2O SiO2+CaO ==== CaSiO3 高温 （1）酸性氧化物 3.化学性质 ②与氧化钙反应 （2）与碳酸盐反应 SiO2+Na2CO3 ==== CO2↑+Na2SiO3 高温 SiO2+CaCO3 ==== CO2↑+CaSiO3 高温 （3）不与酸反应（除氢氟酸以外） SiO2 + 4HF ==== SiF4↑+ 2H2O （4）弱氧化性 SiO2+2C ==== Si+2CO↑ 高温 二氧化碳 CO2 二氧化硅 SiO2 物质分类 与碱性氧化物反应 与碱反应 与水反应 与HF反应 均属于酸性氧化物 CO2 + CaO ==== CaCO3 CO2 + 2NaOH ==== Na2CO3+H2O SiO2 + 2NaOH ==== Na2SiO3 + H2O CO2 + H2O ==== H2CO3 不反应 不反应 SiO2 + 4HF ==== SiF4↑+ 2H2O 二氧化硅与二氧化碳的区别和联系 CaO + SiO2 ==== CaSiO3 高温 4.用途 (1)沙子是基本的建筑材料。 (2)纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。 (3)石英和玛瑙制作饰物和工艺品。 硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，硅酸盐是结构复杂的固态化合物，一般都不溶于水。 1.含义 三、硅酸盐 2.硅酸钠（Na2SiO3） 最简单的硅酸盐 硅酸的制备： 较强酸和可溶性硅酸盐反应制硅酸 2HCl + Na2SiO3 + H2O ==== H4SiO4↓+ 2NaCl H4SiO4 H2SiO3 SiO2 常温分解 受热分解 3.关于硅酸盐说明 （1）除硅酸钾、硅酸钠、硅酸铵以外均难溶于水； （2）硅酸钠俗称泡花碱；它的水溶液俗称水玻璃，是一种粘合剂； （3）硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，可用作肥皂填料、 木材防火剂等 。 因NaOH会与玻璃的主要成分SiO2反应，生成的Na2SiO3溶液会使瓶塞与瓶壁粘连在一起。因此保存NaOH溶液时不能使用玻璃塞 t 四、硅酸盐工业 无机非金属材料 硅酸盐产品 陶瓷 水泥 玻璃 1.