2022-2023学年人教版必修二 5.3 无机非金属材料 课件（22张）

1、第五章 化工生产中的重要非金属元素第三节 无机非金属材料 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。材料按照化学组成和特性来分：无机非金属材料金属材料高分子材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料塑料、合成橡胶、合成纤维1.概念：由 组成的化合物的总称。（一）硅酸盐的组成、结构和性质：一、硅酸盐材料3.性质：2.结构

2、：在硅酸盐中硅原子和氧原子构成了硅氧四面体，如图所示，四面体通过顶角的氧彼此相连，每个氧原子为2个四面体所共有。多数具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。Na2SiO3水溶液俗称：水玻璃、泡花碱相对稳定、不能燃烧、不易被腐蚀用途：制备硅胶、木材防火剂、 肥皂填充剂、黏胶剂特性：水溶液有黏性硅、氧和金属4.表示方法：化学式法 适用于简单的硅酸盐如：Na2SiO3、 CaSiO3等。氧化物法 活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水。系数：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则。硅酸钠：Na2SiO3 Na2OSiO2 硅酸钙：CaSiO3 CaOSiO2无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷

3、水泥玻璃陶瓷：原料黏土玻璃：原料纯碱、石灰石和石英 水泥：原料黏土和石灰石； 加适量石膏 （二）硅酸盐产品：陶瓷、玻璃、水泥原料：纯碱、石灰石、石英 设备：玻璃窑 条件：高温熔融主要成份：硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅主要反应：高温SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2高温1.玻璃有色玻璃钢化玻璃普通玻璃加热近熔化再急速冷却加入不同的金属氧化物水泥原料：黏土、石灰石、石膏设备：水泥回转窑条件：煅烧主要成份： 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙等用途：石膏是用来调节水泥的硬化速度。2.水泥陶器瓷器原料：黏土 条件：高温烧结3.陶瓷（一）硅（Si）的存在、结构

4、、性质 ，制备二、新型无机非金属材料存在原子结构示意图周期表中位置含量存在形态地壳中居第 位 二氧化物和硅酸盐第三周期A族单质硅是应用最为广泛的 材料；高温下，硅能与氧气反应生成 ，与氯气反应生成 。半导体SiO2SiCl4(3) 与 F2反应 化学性质(2) 与氢氟酸反应(1) 与强碱反应常温下Si + 2F2 = SiF4Si + 4HF = SiF4 + 2H2 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2(4) 与 O2反应 化学性质(5) 与氯气反应(6) 与碳反应高温下Si + O2 = SiO2Si + 2Cl2 = SiCl4高温Si + C = SiC高温

5、硅的用途集成电路 晶体管Si导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料.用来制造集成电路、晶体管等半导体器件，还可用来制成太阳能电池。硅的合金用来制造变压器铁芯、耐酸设备等。硅太阳能电池电脑中央处理器（CPU）硅的制备SiO2+2C = Si+2CO (粗硅)高温若C过量： SiO2+3C = SiC + 2CO 高温碳化硅(俗名：金刚砂)氧化剂/还原剂=1/2（二）二氧化硅1.二氧化硅（ SiO2）存在形式结晶形（石英晶体）无定形硅藻土水晶玛瑙二氧化硅的存在 石英、水晶、玛瑙有何区别？硅石二氧化硅广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。在自然界中有较纯的水晶

6、，含有少量杂质的石英、玛瑙和普遍存在的沙子，还有无定形的硅藻土。SiO2的晶体结构晶体Si的结构硅和SiO2都是正四面体结构性质很稳定2.二氧化硅（ SiO2）的晶体结构化学性质：是酸性氧化物 能与碱反应 能与碱性氧化物反应 能与氢氟酸反应（特性）3.二氧化硅的物理、化学性质物理性质： 白色或无色、熔沸点高、 硬度大、不溶于水SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO24HF=SiF42H2O SiO2CaO = CaSiO3高温高温下，SiO2能与部分盐反应弱氧化性：SiO22C = 2CO + Si高温 二氧化碳 二氧化硅 状态水溶性化学性质与水反应与碱反应与碱性氧化物反应与酸反应用

7、途CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反应SiO22NaOH=Na2SiO3H2O固 态溶于水气 态难溶于水SiO24HF=SiF42H2O 人工降雨，灭火等 装饰、石英坩埚、光纤CO2+H2O H2CO3SiO2CaO = CaSiO3高温【归纳总结】(三)新型陶瓷1. 主要特性：在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。2. 举例：如 陶瓷，硬度大，可用作 的磨料，具有优异的 性能，用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。（四）碳纳米材料1.富勒烯主要特性由碳原子构成的 的总称，性质稳定。用途为纳米科学提供重要的研究

8、对象，用C60作车轮的“纳米汽车”。2.碳纳米管主要特性：比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能。用途：生产复合材料、电池和传感器等。3.石墨烯主要特性：电阻率低、热导率高、强度高。用途：广泛应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等。1“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是()A玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品B制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂C硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐C【当堂检测】2近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是（ ）A石墨烯具有良好的导电性B上述三种物质与金刚石互为同素异形体C石墨