(共20张PPT)
硅单质
晶体硅（灰黑色、有金属光泽、硬
而脆的固体）
单质硅
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？
△
常温下很稳定，在高温或点燃的条件下有较强还原性。
C+O2 CO2
2C+O2 2CO
C+CO2 2CO
C+CuO CO+Cu
C+H2O(气) CO+H2
C+2H2SO4(浓) CO2↑ +2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓) CO2↑ +4NO2↑+2H2O
点燃
△
高温
高温
△
点燃
△
碳（ C ） 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↑
硅的化学性质
硅的工业制法与用途
制粗硅：
SiO2 +2C == Si + 2CO↑
高温
提 纯：
Si+2Cl2==SiCl4
高温
SiCl4+2H2==Si+4HCl
高温
（高纯硅）
硅铁
硅锰合金
二氧化硅与二氧化碳的比较
化学式 CO2 SiO2
分类 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
酸性氧化物
化
学
性
质 (1)酸性氧化物
CO2+H2O== H2CO3
CO2+CaO== CaCO3
CO2+2OH- == +H2O
(2)弱氧化性
CO2+C === 2CO
(3)与盐反应(在溶液中)
CO2+Na2CO3+H2O=
2NaHCO3
(4)不与酸反应 (1)酸性氧化物
(2)弱氧化性
(3)与盐反应(固体)
(4)与氢氟酸反应
高温
高温
高温
不与水反应
SiO2+CaO== CaSiO3
SiO2+2OH- == +H2O
高温
SiO2+2C=== Si+2CO ↑
SiO2+CaCO3 == CaSiO 3 +CO2↑
高温
SiO2+4HF==SiF4+2H2O (腐蚀玻璃）
二氧化硅与二氧化碳的比较
制
法
与
用
途 (1)工业法
CaCO3==CaO+CO2↑
(2)实验室制法
CaCO3+2H+==
Ca2++H2O+CO2↑
(1)化工原料：制纯碱、尿素；
(2)灭火
(3)干冰用人工降雨；
(4)制碳酸饮料等
高温
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
二氧化硅与二氧化碳的比较
硅酸盐与无机非金属材料
玻璃 水泥 陶瓷
原料 纯碱、石灰石、
石英 粘土、
石灰石 粘土
反应
原理 CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑
NaCO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑ 高温下发生复杂的物理、化学变化 烧结时发生复杂物理、化学变化
反应
条件 高温 高温 高温
生产
过程 原料→熔体→玻璃 磨→烧→磨 混合→成型→干燥
凝结→冷却→陶器
高温
高温
强热
冷却
主要
成分 SiO2
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） 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
用途 化学仪器、光学仪器、运动器材、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 传统 新型
种类 普通水泥
普通玻璃
粘土质陶瓷 高温结构陶瓷
生物陶瓷
压电陶瓷
光导纤维
特性 ①耐腐蚀、耐高温
②质脆、经不起热冲击 ①耐高温、高强度
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）
主要
特性 ①高熔点；②高硬度；③可制成透明陶瓷；④无毒、不溶于水，强度高；⑤对人体有较好的适应性
主要
用途 高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等
氮化硅（Si3N4）陶瓷
主要
特性 ①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温时也抗氧化；③抗冷热冲击而不碎裂；④耐高温且不易传热；⑤本身具有润滑性
主要
用途 制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的受热面等
物理性质 用途
易加工成各种形状，包装、装饰工艺，铝箔、铝丝、银粉涂料
铝锅、铝壶等加热器具
铝芯电线、电缆
银白色，有金属光泽
质地较软，延展性好
密度小、熔沸点低
导热性能好
导电性能较好
熔点低、硬度大
用途不一的各种铝合金
铝的物质性质及其用途
化学性质 方程式
2Al+6HCl==2AlCl3+3H2
与非金属反应
与酸反应
与碱反应
铝热反应
铝的化学性质
4Al + 3O2 == 2Al2O3
点燃
2Al + 2NaOH + 6H2O ==
2Na[Al(OH)4 ]+3H2↑
2Al + Fe2O3 == 2Fe + Al2O3
高温
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(OH)4]
Al2O3+2OH-+3H2O===2[Al(OH)4]-
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]
Al(OH)3+OH-===[Al(OH)4]-
③加热分解：
2Al(OH)3===Al2O3+3H2O
氢氧化铝
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。
②合金特点：
a.合金的熔点一般比它的各成分金属的低
b.合金的硬度一般比它的各成分金属大
铝合金
复合材料的概念：
将两种或两种以上的性质不同的材料经过特殊的加工制成的材料称为复合材料。
复合材料的组成：
基体― 起粘结作用
增强体―起骨架作用
复合材料
复合材料
复合材料的特性：
复合材料既能保持原来材料的长处，又能弥补它们的不足，而且由于各组份之间的相互协同作用，产生了优于原材料的新的性能。
复合材料(共14张PPT)
第四章 材料家族中的元素
复 习
一、 无机非金属材料
一、单质硅
硅的含量、存在形态、物理性质、
化学性质、工业制法、用途
二、二氧化硅及光导纤维
二氧化硅的结构、物理性质、化学
性质、用途
光导纤维的性质和用途
三、硅酸盐与无机非金属材料
硅的工业制法
制粗硅：
SiO2 +2C ===Si + 2CO↑
硅铁
硅锰合金
硅钡合金
氧化剂：SiO2 得到电子发生还原反应
高温
还原剂： C 失去电子发生氧化反应
（粗硅）
3. 光导纤维
光导纤维（二氧化硅）
主要特性 ①抗干扰性能好，不发生辐射；②通讯质量好；
③质量轻、耐腐蚀
主要用途 用于通讯外，还用于医疗、信息处理、遥测遥控等
4. 硅酸盐与无机非金属材料
无机非金属材料一般耐高温、温度高、抗
腐蚀，有些材料还有独特的光电特性。主
要包括陶瓷、玻璃 、无机非金属涂层等
硅酸盐材料是传统的无机非金属材料。硅酸盐制品性质稳定，熔点较高，大都难溶于水。玻璃、水泥是常见的硅酸盐材料。
5. 普通玻璃的主要原料是纯碱（Na2CO3）、
石灰石（CaCO3)、石英(SiO2),生产过程中主要的化学反应：
CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑
NaCO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑
普通玻璃的主要成分：SiO2、CaSiO3、Na2SiO3
阅读教材 P107 有色玻璃
高温
高温
6. 水泥的主要原料是石灰石和黏土，普通水泥的主要成分是：硅酸二钙:2CaO·SiO2 、硅酸三钙:3CaO·SiO2 、铝酸三钙:3CaO·Al2O3
铝的用途
1.制造导线和电缆；
2.包装食品和饮料；制造日常用品；
3.加入其他元素，制造合金，用于飞机、汽车等部件；
4.可用铝制容器储运浓硫酸或浓硝酸；
5.用来焊接钢轨、冶炼难熔的金属，如：钒、铬、锰等。
二、无机金属材料
Al3+
Al(OH)3
[Al(OH)4]-
+ OH-
H+ +
+ OH-
H+ +
完成化学反应方程式和离子方程式
与HCl溶液反应的化学方程式、离子方程式，
Al2O3+6HCl = 2AlCl3 +3H2O
Al2O3+6H+ = 2Al3+ + 3H2O
与NaOH溶液反应的化学方程式、离子方程式，
Al2O3+2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]
Al2O3+2OH- + 3H2O = 2[Al(OH)4]-
材料 实例 优点 缺点
金属材料 钢铁
无机非金属材料
普通玻璃
有机合成材料
塑料
硬度大易加工
易被腐蚀
抗腐蚀耐高温
易破碎
耐腐蚀
易老化
不耐高温
三、复合材料
基体：起黏结作用
2 复合材料
的组成 增强体：起骨架作用
1 复合材料定义：由两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的材料，称为复合材料。
3 复合材料的性质：既保持了原有材料的特点，又使各组分间协同作用，形成了优于原材料的特性。
4 复合材料的分类：
（1）按基体分类
树脂基复合材料
金属基复合材料
陶瓷基复合材料
（2）按增强体 的形状分类
颗粒增强复合材料
夹层增强复合材料
纤维增强复合材料
