高中化学 3.1 无机非金属材料课件 新人教版选修2.ppt

完成下列反应的化学方程式 1 sio2与cao 2 sio2与naoh溶液 课题1无机非金属材料 1 sio2 2naoh na2sio3 h2o 下列说法正确的是 a 硅材料广泛应用于光纤通讯b 工艺师利用盐酸刻蚀石英制作艺术品c 水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品d 粗硅制备单晶硅不涉及氧化还原反应 答案a 2 了解普通陶瓷 普通玻璃和普通水泥的生产原料 制作过程 主要性能和用途 了解几种特殊玻璃的主要性能和用途 了解新型陶瓷 单晶硅 石墨 金刚石 足球烯等的生产原料 制作过程 主要性能和用途 以玻璃和陶瓷为例认识物质的组成 结构 性能和用途之间的关系 1 2 3 传统硅酸盐工业 1 概念 以 为原料 经加热制成 产品的工业叫做硅酸盐工业 如制造 等产品的工业 2 特点 稳定性 硬度 熔点 溶于水 绝缘 耐腐蚀等 笃学一传统硅酸盐材料 1 硅酸盐或硅的氧化物 硅酸盐 水泥 玻璃 陶瓷 强 高 高 难 陶瓷 1 制造陶瓷的主要原料 2 制造陶瓷的一般过程 成品陶瓷器 3 种类 根据原料 烧制温度划分 玻璃 1 主要生产原料 2 反应原理 用化学反应方程式表示 2 3 黏土 混合 成型 干燥 烧结 冷却 土器 炻器 瓷器 石英砂 石灰石 纯碱 3 主要工序 和 4 普通玻璃的成分 和sio2熔合在一起而形成的玻璃态物质 水泥 普通硅酸盐水泥 1 主要生产原料 和 2 普通水泥的成分 和 等 热熔 澄清 成型 缓冷 na2sio3 casio3 4 石灰石 黏土 硅酸三钙 3cao sio2 硅酸二钙 铝酸三钙 3cao al2o3 铁铝酸 4cao 2cao sio2 al2o3 fe2o3 石灰石 生料 黏土 空气和水中 熟料 石膏 5 用途 水泥砂浆 和水的混合物 混凝土 和的混合物 水泥 沙子 水泥 沙子 碎石 新型陶瓷新型陶瓷的组成已突破了以 两种元素为主的传统组成体系 进一步提高了陶瓷的性能 1 碳化硅陶瓷 特性 硬度 化学性质 耐 可作航天器的涂层材料 工业上制取碳化硅的反应方程式 笃学二新型无机非金属材料 1 si和o 稳定 2000 的高温 高 2 氮化硅 金刚砂 陶瓷 特性与用途 熔点 硬度 化学性质 在高温时仍可保持室温时的强度和硬度 可用于制造 和 等 制取氮化硅 si3n4 的反应式 a b 高 大 稳定 轴承 汽轮机叶片 发动机受热面 现代信息基础材料 单晶硅 1 硅是目前半导体工业最重要的基础材料 制取纯度为95 99 的硅 粗硅 的反应化学方程式为 2 用纯度为95 99 的硅再生产高纯度硅的反应化学方程式是 2 陶器和瓷器是否相同 提示不同 陶器和瓷器从化学组成上来看差别并不大 它们分类的依据主要是从原料 烧制温度 工艺 产品外观上存在的差别 陶器和瓷器的主要差别 慎思1 玻璃为什么能被人工吹制成各种形状 提示玻璃不是晶体 而是玻璃态物质 这类物质没有固定的熔点 而是在某个温度范围内逐渐软化 在软化状态时 可被吹制成各种形状的制品 慎思2 下列物质中主要成分是硅酸盐的是 钢化玻璃 黏土 石英 硅藻土 陶瓷 水泥 有机玻璃a b c d 提示石英 硅藻土的主要成分为sio2 有机玻璃不是玻璃 属于有机高聚物 其他的主要成分都是硅酸盐 答案c 慎思3 下列物质中 具有固定熔 沸点的是 a 玻璃b 水泥c 陶瓷d 纯碱提示具有固定熔 沸点的材料应属于纯净物 而玻璃 水泥 陶瓷都是混合物 因而不具有固定的熔 沸点 纯碱即na2co3是一种纯净物 所以具有固定的熔 沸点 答案d 慎思4 新型陶瓷材料是不是陶瓷 提示新型陶瓷材料从化学组成上来看已经不属于传统硅酸盐陶瓷材料了 只是它们多数也具有一般硅酸盐材料的耐高温 强度高 耐腐蚀的特性 并且从外观上与传统的硅酸盐陶瓷一样不具有金属光泽 都属于脆性材料 容易碎裂等 广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称 所以新型陶瓷材料按照陶瓷的广义定义来看仍然属于陶瓷材料 慎思5 金刚石 石墨 c60 晶体硅的性质有何不同 提示 慎思6 沙石 黏土 石英 石棉 高岭石等许多矿物是硅酸盐或硅的氧化物 传统硅酸盐产品以黏土 石英 钾长石和钠长石为原料 原料中一般都含有 sio4 4 硅氧结构的特点 稳定性高 硬度高 熔点高 难溶于水 绝缘 耐腐蚀等 几种主要的硅酸盐产品比较 要点一 传统硅酸盐材料 续表 根据普通玻璃 普通水泥和普通陶瓷的生产过程 总结出硅酸盐工业的一般特点是 原料一定是含硅元素的物质 生成物是硅酸盐 反应条件是高温 发生复杂的物理 化学反应a b c d 解析硅酸盐工业的主要特点是 生产原料是含有硅元素的物质 生产产品的物质类型属于硅酸盐 使物质发生变化的条件是高温 物质变化的类型 既有物理变化 又有多种复杂的化学变化 答案d 例1 与陶瓷 玻璃 水泥同类的物质是 a 光导纤维b 有机玻璃c 人造纤维d 砖瓦解析陶瓷 玻璃 水泥属于硅酸盐材料 是传统无机非金属材料 因此只有d项符合 答案d 体验1 新型无机非金属材料的特征 1 能承受高温 强度高 2 具有电学特征 3 具有光学特征 4 具有生物功能 碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷的综合比较 要点二 新型无机非金属材料 1 2 续表 下列对材料的特性及用途的叙述不正确的是 a 氧化铝陶瓷具有两性 因此用来制造人造牙齿b 氮化硅陶瓷耐高温且不易传热 可用于制造柴油机部件c 光导纤维传导光的能力很强 是非常好的通讯材料d 人造刚玉硬度高 可用于制造刚玉球磨机 例2 解析本题以新型无机非金属材料为题材着重考查了性质决定用途这一原则 并与生产和生活相联系 要求学生能够认识生产 生活中化学的重要作用 氧化铝陶瓷用来制造人造牙齿的原因是它具有很高的硬度及具有良好的生物相容性而不是由于其两性 氮化硅陶瓷耐高温且不易传热 所以用于制造柴油机部件时不需要冷却 损失的能量小 光导纤维传导光的能力很强 在通讯时用于传导光信号 人造刚玉 氧化铝 硬度高 所以可用作球磨机材料 答案a 新型无机非金属材料是人们根据生活的需要 利用先进的科学技术 由无机物研制出的一些具有特殊结构 特殊功能的新材料 理解这一概念须注意以下几点 1 新型无机非金属材料属于无机物 2 新型无机非金属材料是高科技产品 3 新型无机非金属材料具有特殊结构 特殊功能 在高新技术蓬勃发展的今天 陶瓷材料被称为 支撑未来高新技术的尖端材料 广泛应用在航空 航天 信息 医疗 交通运输等许多领域 下列说法中正确的是 a 新型陶瓷材料和传统陶瓷材料都是硅酸盐材料b 新型陶瓷材料又叫精细陶瓷或高性能陶瓷c 制造新型陶瓷制品的原料以天然矿物为主d 现在已经制造出的新型陶瓷材料大都性能优异 具有很好的延性和超塑性 体验2 解析新型陶瓷材料的化学组成已经远远超出了硅酸盐的范围 不再是传统的硅酸盐材料 故a是错误的 制造新型陶瓷制品所用的原料已从天然矿物发展为人工合成的超细 高纯的化工原料 故c错误 目前 人们成功制造出的许多新型陶瓷材料 虽然性能优异 但仍然属于脆性材料 延性不会很好 故d错误 答案b 石棉 na2fe5si8o22 oh 2 虽是一种致癌物质 但也是一种重要的基础材料 某研究小组拟用石棉来生产纯硅 其工艺流程如下图所示 实验探究七工业用石棉制硅 案例 1 工业上常用sio2与c在高温下发生反应制造粗硅 粗硅中含有sic 其中si和sic的物质的量之比为1 1 下列说法正确的是 a sic性质稳定 能用于制造抗高温水泥 c 试剂a只可能使用盐酸d 1molna2fe5si8o22 oh 2与足量的稀硝酸作用 至少需消耗5l3mol l 1hno3溶液 2 已知 sihcl3 sicl4常温下均为液体 工业上分离sihcl3 sicl4的操作方法为 3 该生产工艺中可以循环使用的物质是 4 假设在每一轮次的投料生产中 硅元素无损失 反应 中hcl的利用率为60 反应 中h2的利用率为80 则下一轮次的生产中 需补充投入hcl和h2的体积比为 解析 1 选项a 根据sic中元素的价态可知 sic具有还原性 在高温下仍能在o2中燃烧生成sio2和co2而不能用于制造抗高温水泥 选项b 粗硅中含有sic 其si和sic的物质的量之比为1 1 根据原子守恒 可将题述信息转化为如下反应 选项c 试剂a还可使用稀h2so4 选项d 根据硅酸盐改写成氧化物的方法 na2fe5si8o22 oh 2可表示为na2o 3feo fe2o3 8sio2 h2o 1molna2o 3feo fe2o3 8sio2 h2o与稀硝酸反应生成nano