資源簡介

(共16張PPT)
第三節：無機非金屬材料
金屬材料
材料
無機非金屬材料
有機高分子材料
復合材料
金屬單質和合金
塑料、纖維、橡膠
金屬/非金屬基體+增強材料（纖維等）
傳統無機非金屬材料
新型無機非金屬材料
Si
+14
2
8
4
Si
元素位置？
最高價氧化物？
最高價氧化物對應水化物？
任務1
結合“位—構”
預測硅單質的理化性質與用途
第三周期、IV A族，
處于金屬和非金屬的過渡位置
位置
硅的導電性介于導體和絕緣體之間，是一種重要的半導體材料，被廣泛用于制造芯片和太陽能電池。
結構
最外層4個電子
不易得失電子
與氫氣化合的難易程度（難）
簡單氣態氫化物的穩定性（差）
Si+2H2 SiH4
高溫
甲硅烷，氣體
體現硅的還原性
同素異形體
類比C，也能與O2反應
Si+O2 == SiO2
加熱
體現硅的還原性
硬度大
水晶
瑪瑙
單晶體構成
主要成分為SiO2
透明度高
內部瑕疵和雜質較少
多晶體結合構成
主要成分也為SiO2
透明度低
內部瑕疵和雜質較多
任務2
預測SiO2的理化性質
了解其用途
研究物質性質的一般思路？
(類比SO2)
類別視角
酸性氧化物
SiO2＋2NaOH（熱）==Na2SiO3＋H2O
SiO2＋H2O==H2SiO3
不能反應
SiO2＋CaO==CaSiO3
高溫
SiO2+Na2CO3（熔融）== Na2SiO3+CO2↑
雖然其為酸性氧化物，但與CO2、SO2不同，SiO2為原子直接構成的物質（原子晶體），它是一種高熔點、高硬度的無色晶體，不溶于水。
已知玻璃中含有SiO2
請問如何保存堿性溶液？
硅氧四面體
價態視角
硅為+4價，最高價
具有氧化性
SiO2＋2C==Si+2CO↑
高溫
制備高純度的硅單質
特性視角
常溫下對于鹽酸、
硫酸等顯惰性
但可與氫氟酸（HF）反應
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
雕刻玻璃
折射率合適，能夠發生全反射，儲量豐富，成本價格較為低廉，用于制造光導纖維
任務3
認識生活中常見的
無機非金屬材料（硅酸鹽材料）
陶瓷
原料：黏土(含水的鋁硅酸鹽)
玻璃
原料：純堿、石灰石和石英砂（主要成分SiO2）
主要成分為Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑
知道能反應即可
有色玻璃，固溶膠
水泥
原料：黏土、石灰石、石膏
單聚硅酸根
橄欖石
Mg2SiO4
Mg2SiO4
也可寫作
2MgO·SiO2
二聚硅酸根
鈧硅石
Sc2Si2O7
Sc2O3·2SiO2
鏈聚硅酸根
石棉
Mg3[(OH)4Si2O5]
3MgO·2SiO2·2H2O
片層狀聚硅酸根
云母
KMg3(OH)2Si3AlO10
KAlO2·3MgO·3SiO2·H2O

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