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与狼共舞

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《必修1》硅 无机非金属材料  

2010-03-26 11:25:07|  分类: 化学提纲 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1、无机非金属材料(硅酸盐材料)包括:玻璃、水泥、陶瓷。

2、硅:有同素异形体(晶体硅和无定性硅)。

⑴晶体硅:灰黑色,金属光泽,硬而脆,半导体。

最早使用的半导体材料是锗(Ge),现在使用最广泛的是Si。

⑵性质不活泼,但自然界中无游离态,主要以SiO2和硅酸盐形式存在。

  ①常温下只与F2(Si + 2F2 = SiF4)、氢氟酸(Si + 4HF = SiF4↑ + H2↑)、强碱反应(Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2↑),而与H2、O2、Cl2、HNO3、浓H2SO4、酸性KMnO4溶液都不反应。注:这几个方程式均不要求。

 ②加热或高温时能与某些物质反应。Si + O2  SiO2(研细的硅粉能在O2中燃烧),Si + 2Cl2  SiCl4,Si + C  SiC(金刚砂)。(与Cl2、C的反应了解就行)

   ⑶制备——电炉中,原理是焦炭还原SiO2得到粗硅。

     SiO2  Si(粗硅)  SiCl4  Si(高纯硅)

SiO2 + 2C  Si + 2CO↑,  Si + 2Cl2  SiCl4,  SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl

   ⑷用途:晶体管、集成电路、硅整流器、太阳能电池、硅合金(导磁、耐酸)

3、SiO2

⑴熔点高、硬度大、不溶于水。存在形式:沙子、石英、水晶、玛瑙、硅石等。

⑵与NaOH(SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O)、与CaO(SiO2 + CaO  CaSiO3)、与氢氟酸(SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O)、Na2CO3(SiO2 + Na2CO3  Na2SiO3 + CO2↑)。

  注:盛碱液的玻璃瓶不能用玻璃塞的原因:玻璃的主要成分SiO2与碱反应,SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O。Na2SiO3的水溶液叫水玻璃,具有黏合性,能把磨口的玻璃塞与玻璃瓶粘在一起。

      氢氟酸不能用玻璃瓶盛放,应该用塑料瓶或铅制容器。

⑶用途:压电材料、光导纤维

4、硅酸(H2SiO3):不溶于水的白色固体,酸性比H2CO3还弱。

   水玻璃露置在空气中变质的原因:Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3↓ (变浑浊)

   设计实验证明酸性:HCl > CH3COOH > H2CO3 > H2SiO3(强酸制弱酸)

CH3COONa + HCl = NaCl + CH3COOH,Na2CO3 + 2CH3COOH = 2CH3COONa + H2O + CO2↑,

Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3↓。

5、玻璃

   ⑴原料:纯碱、石灰石、石英   

⑵原理:CaCO3 + SiO2  CaSiO3 + CO2↑,Na2CO3 + SiO2  Na2SiO3 + CO2↑

⑶成分:CaSiO3、Na2SiO3、SiO2

⑷性质:没有固定的熔沸点,一定温度范围内软化。

6、水泥

   ⑴原料:石灰石、黏土      

⑵成分:硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)

⑶特性:水硬性

7、陶瓷

⑴最早使用的硅酸盐材料。  

⑵原料:黏土

⑶新型陶瓷材料:高温结构陶瓷、生物陶瓷、压电陶瓷

8、用氧化物形式表示硅酸盐

   Na2SiO3   Na2O·SiO2 

普通玻璃(CaSiO3、Na2SiO3、SiO2的物质的量比为1:1:4)   Na2O·CaO·6SiO2 

黏土(Al2H4Si2O7) Al2O3·2SiO2·2H2O

正长石(KAlSi3O8) K2O·Al2O3·6SiO2

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