第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第三節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料地殼中硅的存在陶器—人類發(fā)明的第一種材料網(wǎng)紋船形彩陶壺秦兵馬俑唐三彩1、陶瓷（人類發(fā)明的第一種材料）原料：條件：用途：性能：黏土（硅鋁酸鹽）高溫?zé)Y(jié)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等我國(guó)古代燒制的精美瓷器高壓輸電線路使用了陶瓷絕緣材料熔點(diǎn)高、硬度大、耐腐蝕、性質(zhì)穩(wěn)定2、玻璃（人類應(yīng)用最廣的透明材料）原料：設(shè)備：條件：主要反應(yīng)：主要成分：用途：純堿、石灰石、石英砂（SiO2）玻璃窯高溫熔融，復(fù)雜的物理和化學(xué)變化硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、玻璃纖維等3、水泥原料設(shè)備條件用途黏土、石灰石

石膏（調(diào)節(jié)水泥硬化速率）水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒，復(fù)雜的物理和化學(xué)變化建筑和水利工程古羅馬時(shí)期，人們把石灰和火山灰攪拌，制出“羅馬泥漿”，也就是水泥的前身。無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料陶瓷玻璃水泥熔點(diǎn)高、硬度高耐高溫、耐腐蝕為什么硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)？在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體，其結(jié)構(gòu)如圖所示。每個(gè)Si結(jié)合4個(gè)O，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過(guò)頂角的O相互連接，每個(gè)O為兩個(gè)四面體所共有，與2個(gè)Si相結(jié)合。硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)一、硅和二氧化硅（1）硅元素的存在與結(jié)構(gòu)翻看元素周期表，找出硅元素的位置。存在形式：化合態(tài)處于金屬與非金屬的過(guò)渡位置半導(dǎo)體材料晶體硅—新能源領(lǐng)域、信息領(lǐng)域的基礎(chǔ)材料硅晶片是生產(chǎn)芯片的基礎(chǔ)材料Si導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料硅太陽(yáng)能電池Si價(jià)值5元的沙子SiO2Si價(jià)值5000元的芯片點(diǎn)沙成金從沙灘到用戶晶體硅的用途Si硅的制備⑴SiO2+2C===Si+2CO↑(粗硅)

高溫⑶SiHCl3+H2===Si+3HCl（高純硅）

高溫工業(yè)上用焦炭還原石英砂可制得含有少量雜質(zhì)的粗硅提純?nèi)绾沃苽涓呒兌鹊墓?？Si⑵Si+3HCl===SiHCl3+H2

高溫(三氯硅烷)二氧化硅（SiO2）存在形式SiO2水晶瑪瑙硅藻土二氧化硅的用途

光導(dǎo)纖維（通信）石英坩堝玻璃儀器SiO2SiO2的晶體結(jié)構(gòu)晶體Si的結(jié)構(gòu)硅和SiO2都是正四面體結(jié)構(gòu)性質(zhì)很穩(wěn)定二氧化硅二氧化硅（SiO2）的晶體結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)：難溶于水，熔點(diǎn)高，硬度大。SiO21、實(shí)驗(yàn)室盛NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞不用玻璃塞？思考交流NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成Na2SiO3，硅酸鈉水溶液有粘性，使瓶塞部分粘結(jié)而無(wú)法打開(kāi)。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OSiO2拓展雕刻玻璃SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O實(shí)驗(yàn)室不用玻璃瓶盛裝氫氟酸！！SiO2某同學(xué)根據(jù)SiO2既可與堿反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng)，推斷SiO2為兩性氧化物是否正確?不正確。二氧化硅不屬于兩性氧化物，但是屬于酸性氧化物。①酸性氧化物

高溫與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水

SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O③與HF的反應(yīng)（SiO2的特性）SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O②不與水反應(yīng)高溫二氧化硅化學(xué)性質(zhì):SiO2是否可以通過(guò)二氧化硅與水反應(yīng)制得硅酸？該如何制備？思考交流二、新型陶瓷新型陶瓷組成特性和功能不再限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有很多新的特性和功能實(shí)例SiC俗稱金剛砂具有類似金剛石的結(jié)構(gòu)，硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能，使用溫度可達(dá)1600℃，可用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料閱讀P23新型陶瓷三、碳納米材料碳納米材料富勒烯碳納米管由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱,代表物C60開(kāi)啟了碳納米材料研究和應(yīng)用的新時(shí)代是由石墨片層卷成的管狀物有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能，可用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等。石墨烯只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨電阻率低，熱導(dǎo)