高一化学无机非金属材料.ppt

普通高中课程标准实验教科书 化学1（必修） 第四章 第一节 硅 无机非金属材料 制作：深圳富源实验中学 周玉阳 联想质疑 1、无机非金属材料主要有哪些种类？ 它们有何共同特点？ 2、什么是半导体材料？现在用途最广的 半导体材料是什么？ 3、写出硅的原子结构简图，与所学的哪 种元素的原子结构有相似之处？ 4、硅属于哪一类物质，预测它可能具有 怎样的性质？ 一、硅的性质与用途 1、自然界中存在形式。 2、硅是否有同素异形体？ 3、硅有那些化学性质？ 4、硅的用途 5、工业上 如何生产硅？ 硅 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 【阅读小结】碳与硅化学性质比较 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 【阅读小结】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、SiO2与光导纤维 【阅读小结】 CO2与SiO2的比较 化学式CO2SiO2 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- = CO3 2- +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- = SiO3 2- +H2O 高温 SiO2+2C= Si+2CO SiO2+CaCO3 = CaSiO 3 +CO2 高温 SiO2+4HF=SiF4+2H2O (腐蚀玻璃） 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 三、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:2CaOSiO2 硅酸三钙:3CaOSiO2 铝酸三钙:3CaOAl2O3 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 耐腐蚀、耐高温 质脆、经不起热 冲击 耐高温、高强度 具有电学特征 具有光学特性 具有生物功能 5、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 高熔点；高硬度；可制成透明 陶瓷；无毒、不溶于水，强度高； 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 超硬度，耐磨损；抗腐蚀，高温 时也抗氧化；抗冷热冲击而不碎裂 ；耐高温且不易传热；本身具有 润滑性 主要