材料家族中的元素PPT教学课件

硅的化学性质
碳（ C ）
常温下很稳定，在高温或点
燃的条件下有较强还原性。
点燃
C+O2
CO2
点燃
2C+O2
2CO
△
C+CO2 △
2CO
C+CuO 高温 CO+Cu
C+H2O(气) 高温CO+H2
C+2H2SO4(浓)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CO2↑
+2SO2↑+2H2O△
C+4HNO3(浓) CO2↑
+4NO2↑+2H2O
(2)弱氧化性
高温
SiO2+2C=== Si+2CO ↑
性 (3)与盐反应(在溶液中) (3)与盐反应(固体)
质 CO2+Na2CO3+H2O=
2NaHCO3
SiO2+CaCO3
高温
== CaSiO
3
+CO2↑
(4)不与酸反应
(4)与氢氟酸反应
SiO2+4HF==SiF4+2H2O (腐蚀玻璃）
二氧化硅与二氧化碳的比较
主要
高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠 灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心
用途 瓣膜、人造关节等
氮化硅（Si3N4）陶瓷
①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温
主要 时也抗氧化；③抗冷热冲击而不碎裂；
特性
④耐高温且不易传热；⑤本身具有润 滑性
制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、 主要 永久性模具等机械构件。用于制造柴 用途 油机中发动机部件的受热面等
硅（Si）
常温下很稳定，高温时也能 发生反应。
Si+O2 =△= SiO2
△
Si+2Cl2==SiCl4
Si+2F2=SiF4
Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3 + 2H2↑
Si+4HF=SiF4↑+2H2↑
硅的工业制法与用途
制粗硅：
高温
SiO2 +2C == Si + 2CO↑
提 纯：
高温
铝的物质性质及其用途
物理性质
银白色，有金属光泽 质地较软，延展性好 密度小、熔沸点低
用途
易加工成各种形状， 包装、装饰工艺，铝 箔、铝丝、银粉涂料
导热性能好
铝锅、铝壶等加热器具
导电性能较好 熔点低、硬度大
铝芯电线、电缆
用途不一的各种铝合金
铝的化学性质
化学性质
方程式
与非金属反应 4Al + 3O2 =点=燃 2Al2O3
高温
高温
混合→成型→干燥
磨→烧→磨 凝结→冷却→陶器
主要 SiO2 成分 CaSiO3
Na2SiO3
硅酸二钙:2CaO·SiO2 硅酸三钙:3CaO·SiO2 铝酸三钙:3CaO·Al2O3
硅酸盐
特性
非晶体，透明、 无固定熔点， 可在一定温度 范围内软化
水硬性：无论在水中 还是在空气中均能硬 化（是不可逆过程）
硅酸盐与无机非金属材料
玻璃
原料 纯碱、石灰石、 石英
CaCO3+SiO2高温
反应 CaSiO3+CO2↑ 原理 NaCO3+SiO2高温
Na2SiO3+CO2↑
反应 条件
高温
生产
强热
冷却
原料→熔体→玻璃
过程
水泥
粘土、 石灰石
陶瓷 粘土
高 复 化杂温 学的下 变物发 化理生、烧物结理时、发化生学复变杂化
③加热分解：
Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-
2Al(OH)3===Al2O3+3H2O
铝合金
①合金： 两种或两种以上的金属（或金属 与非金属）熔合而成的具有金属 特性的物质。
抗氧化、抗酸碱 腐蚀、耐高温、 绝缘
种类
普通玻璃、特 种玻璃
不同标号
土器、陶器、瓷 器、炻器等
化学仪器、光
学仪器、运动
用途 器材、通讯器
材、窗玻璃、 玻璃瓶、杯
建筑材料
(1)化学实验中的 坩埚、蒸发皿(2) 建筑中的砖、瓦 (3)电器中的绝缘 瓷
传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的特性 对比
材料
硅单质
单质硅
晶体硅（灰黑色、有金属光泽、硬 而脆的固体）
无定形硅
单质硅的导电性介于导体和绝缘体之间
硅的化学性质
常温下，硅的化学性质不活泼，它不易于 氢气、氧气、氯气、硫酸、硝酸等物质发 生反应。在加热条件下，能与某些非金属 单质发生反应。
△
Si+O2 == SiO2
那么硅与其同族的碳的化学性质有哪些差 异呢？
传统
新型
普通水泥
高温结构陶瓷
种类 普通玻璃
粘土质陶瓷
生物陶瓷 压电陶瓷
光导纤维
①耐腐蚀、耐高温 ①耐高温、高强度
特性
②质脆、经不起热 冲击
②具有电学特征 ③具有光学特性
④具有生物功能
新型无机非金属材料的主要品种、性能及用途
氧化铝（ Al2O3）陶瓷（人造刚玉）
①高熔点；②高硬度；③可制成透明 主要 陶瓷；④无毒、不溶于水，强度高； 特性 ⑤对人体有较好的适应性
二氧化硅与二氧化碳的比较
(1)酸性氧化物
(1)酸性氧化物
CO2+H2O== H2CO3 不与水反应
CO2+CaO== CaCO3
高温
SiO2+CaO== CaSiO3
CO2+2OH- == CO32 +H2O
化 (2)弱氧化性 高温
学 CO2+C === 2CO
高温
SiO2+2OH- == SiO32+H2O
Si+2Cl2==SiCl4
高温
SiCl4+2H2==Si+4HCl
（高纯硅）
硅铁 硅锰合金
二氧化硅与二氧化碳的比较
化学式 分类
CO2 酸性氧化物
SiO2 酸性氧化物
物理 性质
(1)无色无味气体 (2)能溶于水(1:1常温) (3)比空气重 (4)无毒
(1)无色晶体 (2)不溶于水 (3)熔、沸点较高 (4)硬度大
与酸反应 与碱反应
铝热反应
2Al+6HCl==2AlCl3+3H2
2Al + 2NaOH + 6H2O == 2Na[Al(OH)4 ]+3H2↑
2Al + Fe2O3 高=温= 2Fe + Al2O3
氧化铝
色 溶于水，熔点很高，故可做耐高 温材料，例如，有氧化铝坩埚。
①与酸反应： Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
②与强碱反应： Al2O3+2NaOH+3H2O===2Na[Al(O Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4
氢氧化铝
色 溶于水的 状物质。
①与酸反应： Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
②与强碱反应： Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]
(1)工业法 高温
CaCO3==CaO+CO2↑
制 (2)实验室制法
法 CaCO3+2H+==
与 Ca2++H2O+CO2↑
用
(1)化工原料：制纯碱、 尿素；
途 (2)灭火
(3)干冰用人工降雨；
(4)制碳酸饮料等
天然存在：石英 水晶 硅藻土
(1)水晶用于制造电子 仪器的重要部件、光 学仪器、工艺品 (2)光导纤维原料 (3)制玻璃