无机非金属材料PPT学习教案

1、会计学1无机非金属材料无机非金属材料这些在我们日常生活中有什么意义？这些在我们日常生活中有什么意义？导入新课导入新课第1页/共43页新型无机非金属材料的用途新型无机非金属材料的用途第2页/共43页1. 传统的硅酸盐材料2.新型无机非金属材料第3页/共43页 1.了解无机非金属材料的特点以了解无机非金属材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用。及它们在生产和生活中的广泛应用。 2.了解常见无机非金属材料生产原理。教学目标教学目标第4页/共43页1.硅氧四面体的特殊性。硅氧四面体的特殊性。2.一些无机非金属材料生产的化学原理。一些无机非金属材料生产的化学原理。 通过多种途径，帮助学生逐渐通过多种

2、途径，帮助学生逐渐形成对化学与材料发展关系比较全形成对化学与材料发展关系比较全面的认识。面的认识。教学重点教学重点教学难点教学难点第5页/共43页传统硅酸盐传统硅酸盐黏土黏土（主要成为（主要成为Al2O32SiO22H2O）石英石英钾长石钾长石（主要成分（主要成分K2OAl2O36SiO2)（主要成分（主要成分SiO2)钠长石钠长石（主要成分（主要成分Na2OAl2O36SiO2）第6页/共43页黏土黏土石英石英第7页/共43页钠长石钠长石第8页/共43页硅氧结构的特殊性：第9页/共43页环状结构硅酸盐矿物中的几种硅氧骨干环环状结构硅酸盐矿物中的几种硅氧骨干环a 三元环三元环 b 四元环四元环

3、 c 六元环六元环 d双层六元环双层六元环第10页/共43页硅酸盐材料的特点：1.稳定性强2.硬度高3.熔点高4.难溶于水难溶于水5.绝缘绝缘6.耐腐蚀第11页/共43页在我国具有悠久的历史。在我国具有悠久的历史。 如：唐朝的的如：唐朝的的“唐三彩唐三彩”宋朝的钧宋朝的钧瓷等，都闻名于世都瓷等，都闻名于世都闻名于世流传至今。闻名于世流传至今。唐三彩唐三彩一一. 传统的硅酸盐材料传统的硅酸盐材料陶瓷第12页/共43页陶瓷陶瓷土器土器瓷器第13页/共43页 普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3普通玻璃的原料： 石英砂（主要成分是SiO2)石灰石（主要成分CaCO3）纯碱玻璃第14页/共

4、43页玻璃制品玻璃制品第15页/共43页 玻璃制造过程发生的化学反应主玻璃制造过程发生的化学反应主要是：要是：高温高温CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温高温第16页/共43页 种类种类 特特 性性 用用 途途普通玻璃普通玻璃在高温下易软化在高温下易软化玻璃窗玻璃窗 玻璃器等玻璃器等石英玻璃石英玻璃膨胀系数小膨胀系数小 耐酸碱耐酸碱强度大强度大 滤光滤光化学仪器化学仪器 高温水银灯高温水银灯 紫外线灯罩紫外线灯罩光学玻璃光学玻璃透光性好透光性好 有折光有折光性和色散性性和色散性眼镜眼镜 照相机照相机 显显微镜和望远镜微镜和望远镜玻璃纤维玻

5、璃纤维耐腐蚀耐腐蚀 耐高温耐高温 不不导电导电 隔热隔热 放虫蛀放虫蛀玻璃钢玻璃钢 宇航服宇航服 光导光导 通信材料通信材料钢化玻璃钢化玻璃耐高温耐高温 耐腐蚀耐腐蚀 高高强度强度 抗震裂抗震裂运动器材运动器材 汽车汽车 火车火车用玻璃窗用玻璃窗第17页/共43页水泥水泥是另一种常见的硅酸盐材料。水泥是另一种常见的硅酸盐材料。普通硅酸盐水泥的主要成分：硅酸三钙（3CaOSiO2)铝酸二钙（2CaOSiO2)铝酸三钙（ 3CaOAl2O3）铁铝酸钙（4CaOAl2O3Fe2O3 水泥可以在空气和水中硬化，被广水泥可以在空气和水中硬化，被广泛用做建筑材料。泛用做建筑材料。第18页/共43页水泥 沙

6、子和碎石等的混合物叫混凝土。 大量用于建筑，水利，道路和国防工程大量用于建筑，水利，道路和国防工程中，并大都采用钢筋骨架的混凝土设计。中，并大都采用钢筋骨架的混凝土设计。建筑建筑水利水利第19页/共43页二二新型无机非金属材料新型无机非金属材料 现代科技赋予陶瓷在光、电、磁等化学和生物学等方面的新的特性和功能。二二. 新型无机非金属材料新型无机非金属材料新型陶瓷第20页/共43页半导体材半导体材料料耐高温陶瓷磁性陶瓷生物陶瓷透明陶瓷 信息：信息： 能源能源:生物生物:第21页/共43页 新型陶瓷新型陶瓷已经已经Si和和O两种元素为主的传统两种元素为主的传统组成体系，进一步提高陶瓷的性能。组成体

7、系，进一步提高陶瓷的性能。 如：碳化硅（如：碳化硅（SiC)又称金刚砂，其结构与又称金刚砂，其结构与金刚石相似，硬度也可与其相媲美，可作优质金刚石相似，硬度也可与其相媲美，可作优质的磨料，且其化学性稳定，可耐的磨料，且其化学性稳定，可耐2000的高温，的高温，可做航天器的涂料可做航天器的涂料SiO2+3C=SiC+2CO1900第22页/共43页氮化硅（氮化硅（Si3N4)熔点高、硬度大、化学性质稳定用处：制造轴承、汽轮制造轴承、汽轮机片、发动机受机片、发动机受热面，热面，特点：第23页/共43页3Si+2N2=Si3N413003SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl工业制法：化

8、学气象沉积法：第24页/共43页耐火材料生产工艺流程耐火材料生产工艺流程第25页/共43页新型陶瓷金刚砂生物陶瓷第26页/共43页单晶硅 传统无机非金属材料大都是硅酸盐混合物，传统无机非金属材料大都是硅酸盐混合物，而新型无机非金属材料可获得纯净物。而新型无机非金属材料可获得纯净物。 地壳中的硅含量丰富，但大多数是以硅地壳中的硅含量丰富，但大多数是以硅酸盐和氧化物的形式存在，需要用化学方式酸盐和氧化物的形式存在，需要用化学方式制高纯度单质硅制高纯度单质硅单质硅第27页/共43页高纯硅的制法：高纯硅的制法： 1.高纯度焦炭与石英砂反应制的纯度为9599的硅SiO2+2C=Si+2CO1600180

9、02.再生产高纯硅Si+3HCl=SiHCl3+H2250300Cu粉或粉或Ag粉粉3.提纯后的SiHCl3被高纯度氢气还原SiHCl3+H2=Si+3HCl11001200第28页/共43页石墨 金刚石 C60石墨金刚石13001400和催化剂61067106kPa化学气象沉淀法制造金刚石薄膜的原理：CH4 C(金刚石）金刚石）+2H2微波或直流放电微波或直流放电基体温度约基体温度约950，氢气，氢气 稀有气体稀有气体第29页/共43页金刚石C60石墨石墨第30页/共43页 1. 根据原属周期规律和原子结构的特根据原属周期规律和原子结构的特点，分析比较碳元素和硅元素在成键和化点，分析比较碳元

10、素和硅元素在成键和化学性质上的特点。学性质上的特点。 碳和硅同属于碳和硅同属于族元素，族元素，在原子结构上具有相似性。在原子结构上具有相似性。学与问学与问第31页/共43页 2. 金刚石和石墨在生产和生活中的应用金刚石和石墨在生产和生活中的应用比说明这些应用主要利用了他们的哪些性质？比说明这些应用主要利用了他们的哪些性质？ 单质硅和碳化硅都是原子晶体，原子单质硅和碳化硅都是原子晶体，原子之间一共加建结合，窃取由于金属相似的之间一共加建结合，窃取由于金属相似的结构，因此，有许多相似的性质，如晶态结构，因此，有许多相似的性质，如晶态硅硬度为硅硬度为7，熔点高，常温下不反映，在常，熔点高，常温下不反

11、映，在常温下化学性质不活泼，与水空气算不反应，温下化学性质不活泼，与水空气算不反应，但高温下于所有卤素反应，与氧气在但高温下于所有卤素反应，与氧气在700以上燃烧生成以上燃烧生成SiO2.SiC为无色晶体硬为无色晶体硬度为度为9，与大多数酸不反应，在空气中加热，与大多数酸不反应，在空气中加热到到1000以上时开始被氧化，在以上时开始被氧化，在100时可时可以与滤器反应，可见以与滤器反应，可见SiC与与Si相比更稳定。相比更稳定。第32页/共43页 3. 分析金刚石和石墨晶体中碳原子的成键分析金刚石和石墨晶体中碳原子的成键特点，并说明结构与性质之间的关系。特点，并说明结构与性质之间的关系。 金刚

12、石：硬度大熔点高；由于成键电子均定域在原子之间不能自由运动所以金刚是不能导电。第33页/共43页 石墨晶体：金属光泽、良好的导电性和导热性，熔、沸点高，层之间由于存在弱的范德华力以及吸附了水和氧气等气体分子，是的石墨的层与层间容易滑动。第34页/共43页1. 了解无机非金属材料的特点以及它们在了解无机非金属材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用。生产和生活中的广泛应用。2.了解常见无机非金属材料生产原理。 课堂小结课堂小结第35页/共43页1. 制取水泥和玻璃时都需要的原料是制取水泥和玻璃时都需要的原料是 ( )A石灰石石灰石A C水D纯碱B石英课堂练习课堂练习第36页/共43页2.下列物

13、质不属于同素异形体的是下列物质不属于同素异形体的是( )A金刚石和石墨金刚石和石墨 B水晶和石英水晶和石英C红磷和白磷红磷和白磷 DC60和金刚石和金刚石B 第37页/共43页3. 下列变化中不属于化学变化的是下列变化中不属于化学变化的是( ) A石墨转变成金刚石石墨转变成金刚石 B原硅酸变成硅酸原硅酸变成硅酸C干冰变成二氧化碳干冰变成二氧化碳 D用石英坩埚熔化烧碱用石英坩埚熔化烧碱C 第38页/共43页4.下列说法正确的是下列说法正确的是 （ ） A. 二氧化硅溶于水显酸性 B. 光导纤维传导光的能力非常强，利用光缆通讯，能同时传送大量信息 C. 因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出CO 2 ，所以硅酸的酸性比碳酸强 D. 二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何