第42讲 硅、无机非金属材料VIP免费

高温△△△第42讲硅、无机非金属材料一、要点精讲1、硅及其重要化合物（1）硅元素的含量与存在在地壳里，硅的含量在所有元素中居第位，仅次于，全部以态形式存在，是构成矿物和岩石的主要元素。（2）硅晶体的结构与主要物理性质晶体，具有体的空间网状结构；色，有金属光泽；硬度，熔沸点，但都低于金刚石，是良好的半导体材料。（3）硅的化学性质在常温下化学性质稳定，只能与氟气、氢氟酸和强碱溶液反应：Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑(该反应的氧化剂是H2O，还原剂是Si)（4）高纯硅的制法工业上，用碳在高温下还原二氧化硅制得含有少量杂质的粗硅，反应的化学方程式为2C+SiO2（制粗硅）Si+2Cl2（提纯）SiCl4+H2（还原）2、二氧化硅（1）硅晶体的结构与主要物理性质晶体的结构:晶体二氧化硅是硅原子和氧原子以键形成的状的晶体，因此二氧化硅硬度，熔点，导电，溶于水。（2）二氧化硅的化学性质二氧化硅中的硅处于硅元素的最高价+4，反应中只能降低，得电子表现弱氧化性（与焦炭、镁等反应）和酸性氧化物的通性，它是H2SiO3和H4SiO4的酸酐，能与碱性氧化物反应，如：SiO2+CaO==CaSiO3；能与强碱反应，如：SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O，所以盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，只能用橡皮塞；能与氢氟酸剧烈反应：SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O，故氢氟酸应保存在塑料瓶中。3、硅酸及硅酸盐的性质①原硅酸和硅酸均不溶于水，其酸性比碳酸弱（注意：不能用水和二氧化硅直接反应制H2SiO3）。原硅酸（H4SiO4）很不稳定，在空气中易失水生成硅酸，其反应式为：H4SiO4==H2SiO3+H2O。硅酸加热后会发生分解生成SiO2和H2O。②Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，置于空气中会变持，其反应的化学方程式为：Na2SiO3+CO2+2H2O==H4SiO4↓+Na2CO3（酸性比碳酸弱）。4、硅和二氧化硅及硅酸的特殊性①硅的还原性比碳强，而碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅。②非金属单质一般不与弱氧化性酸反应，而硅不但能与氢氟酸反应，而且还有氢气生成。③非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却能与强碱溶液反应生成氢气。④虽然二氧化硅是硅酸的酸酐，但却不能用它与水直接反应制备硅酸，而只能用可溶性的硅酸盐与酸作用来制备。⑤酸性氧化物一般不与酸反应（除氧化还原反应外），而二氧化硅却能与氢氟酸反应。⑥非金属氧化物一般是分子晶体，而二氧化硅却是原子晶体。⑦无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。5、硅酸盐工业（1）水泥原料：。生产设备：。主要成分：。水泥是一种混合物，它的水硬过程是一个复杂的过程。（2）玻璃原料：。生产设备：。反应原理：。主要成分：。（3）陶瓷主要原料：。主要生产过程：→→→→。主要设备：。主要性质：抗氧化，抗酸碱腐蚀，耐高温，绝缘，易成型等。6、无机非金属材料（1）分类：①传统无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷等硅酸盐材料。②新型无机非金属材料：半导体材料、超硬耐高温材料、发光材料等。（2）新型无机非金属材料的特性①耐高温、强度高；②具有电学特性；③具有光学特性；④具有生物功能。（3）重要的新型无机非金属材料：①高温结构陶瓷（有氧化铝陶瓷：又称人造刚玉，具有熔点很高、硬度高的优点可用于作坩埚、高温炉管、球磨机、高压钠灯的灯管等、氮化硅陶瓷：具有硬度极高、耐磨损、抗腐蚀和抗氧化能力等优点可用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具、发动机部件等、碳化硼陶瓷具有熔点高、硬度大的优点广泛应用于工农业生产、原子能工业、宇航工业等）；高温结构陶瓷的优点：能经受高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等②光导纤维（光纤）光导纤维的特点：传导光的能力非常强，抗干扰性能好，不发生电辐射等光导纤维的应用：通讯、医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等。二、典例解析【例1】下列说法正确的是A．二氧化硅溶于水显酸性B．二氧化碳通入水玻璃可以得到原硅酸C．因为高温时SiO2与Na2CO3反应放出CO2，所以硅酸的酸性比碳酸的酸性强D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸【例2】随着科技的飞速发展，出现了许多新型无机非金属材料，如植入生物体内的生物陶...