第四讲 硅及无机非金属材料VIP免费

第四讲硅及无机非金属材料2007新考纲测试目标和能力要求1．了解社会发展和科技进步对无机非金属材料的要求。了解化学对无机非金属材料科学发展的促进作用。2．了解无机非金属材料的特点，了解有关的生产原理。4．了解我国现代无机非金属材料研究和非金属材料工业的发展情况。了解无机新非金属材料的发展方向。知识体系和复习重点一、硅及其化合物的性质释疑（1）硅化学性质不活泼，但自然界中却没有游离态的硅，它以二氧化硅、硅酸盐等形式存在。（2）硅的还原性比碳强，但碳在高温下却能从二氧化硅中还原出硅：SiO2＋2CSi＋2CO↑；这是由于生成物CO是气体逸出的原因。工业上将Na和KCl的混合物升温至K的沸点以上Na的沸点以下，使K逸出制取K，原理与上相同。（3）硅的亲氟性：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H2生成：Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑。另如：Si+2F2=SiF44HF+SiO2==SiF4↑+2H2O（4）非金属单质与强碱溶液反应一般不生成氢气，而硅却不然：Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑。（5）虽然SiO2是硅酸的酸酐，但却不能用SiO2与水反应制备硅酸，而只能用可溶性硅酸盐跟酸作用来制备。Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3↓＋2NaCl（6）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。（7）无机酸一般易溶于水，而硅酸和原硅酸却难溶于水。（8）反应Na2SiO3＋CO2＋2H2ONa2CO3＋H4SiO4↓、Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑能够进行，这是由于前者生成不溶于强酸的沉淀，后者生成气体逸出的缘故。（9）非金属氧化物一般是分子晶体，而二氧化硅却是原子晶体。（10）硅酸盐的水溶液俗称水玻璃，但它和玻璃的化学成分并不相同。硅酸钠也叫泡花碱，但它是盐而不是碱。（11）Si的工业制法:①制取粗硅——含少量杂质的硅:SiO2＋CSi＋2CO↑②粗硅提纯:Si（粗）＋Cl2SiCl4SiCl4＋2H2Si（纯）＋4HCl（12）在硅酸盐的氧化物表示式中，氧化物的排列顺序是：金属氧化物SiO2·H2O；当有多种金属氧化物时，活泼金属的氧化物写在前面。二、硅酸盐工业简介1．水泥:普通水泥的主要成分是硅酸三钙(3CaO·Si02)、硅酸二钙(2CaO·Si02)和铝酸三钙(3CaO·A1203)等。2．玻璃:玻璃有普通玻璃、石英玻璃、光学玻璃等等。玻璃没有固定的熔、沸点。3．比较水泥和玻璃的生产方法(见下表)硅酸盐产品4．陶瓷(1)制造陶瓷的主要原料：粘土。(2)制造陶瓷的一般过程：混合、成型、干燥、烧结、冷却、陶器(3)陶瓷的种类(根据原料、烧制温度划分)：土器、陶器、瓷器、炻器等。硅酸盐的组成可以用氧化物形式来表示例高岭石：A12(Si205)(OH)4可表示为：A1203·2Si02·2H20三、新型无机非金属材料1．无机非金属材料的分类(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：无机复合材料、生物陶瓷、人工晶体、超硬材料、高温结构陶瓷、光学材料、半导体陶瓷、导体陶瓷、瓷性材料……。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）具有功能3．高温结构陶瓷(1)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)高温结构陶瓷的种类：①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。②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。③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。4．光导纤维(光纤)(1)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。(2)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。典例解析例1．对硅酸盐水泥的叙述不正确的是（）A、是硅酸盐、铝酸盐、石膏等物质的混合物B、水泥沙浆又称混凝土C、具有水硬性，在空气或水中都能硬化，硬化是化学变化过程。D、水泥的热膨胀系数几乎跟钢铁一样解析：水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，可看作硅酸盐和铝酸盐，石膏是为了调节水泥硬化速度，水...