【课件】无机非金属材料+课件高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第三节

无机非金属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、合成纤维合金

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。教材P19位置

第三周期、第ⅣA族结构

存在Si是一种亲氧元素，自然界主要以硅酸盐和氧化物存在Si一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质一、硅酸盐材料传统无机非金属材料多为硅酸盐材料（一）硅酸盐：由Si、O、金属（铝、铁、钙、镁、钾、钠等）等元素组成的化合物的总称。x金属氧化物•ySiO2•zH2O注意事项：①元素化合价不变

②原子比例不变

③多种金属同时存在，活泼的写在前面Na2SiO3KAlSi3O8CaMg3Si4O12Al2(Si2O5)(OH)4Na2OSiO2

·CaO34

MgO·SiO2

·6SiO2

·Al2O3K2O·Al2O3·2SiO2·2H2O教材P19(1)物理性质：Na2SiO3是白色固体，具有黏合性，可溶于水。制备硅胶和木材防火剂等的原料。Na2SiO3水溶液俗称：水玻璃Na2SiO3

（二）最简单的硅酸盐——Na2SiO3水玻璃可保存于玻璃瓶中，但不能使用玻璃塞，要用橡胶塞。

(3)化学性质：水溶液显碱性，能与盐酸、CO2等反应。Na2SiO3+2HCl===H2SiO3↓

+2NaClNa2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3硅酸钠要密封保存

（二）最简单的硅酸盐——Na2SiO3(2)用途：防火剂、黏胶剂

2.下列关于水玻璃的性质和用途的叙述不正确的是A.水玻璃是一种矿物胶，既不燃烧也不受腐蚀B.在建筑工业上可以作黏合剂、耐酸水泥掺料C.木材、织物浸过水玻璃后具有防腐性能且不易燃烧D.水玻璃的化学性质稳定，在空气中不易变质√

随堂演练

蓝本P33(2)作场馆建筑材料黏合剂和防火剂的硅酸钠(俗名泡花碱)是一种最简单的硅酸盐。①硅酸钠在空气中易与二氧化碳和水生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其离子方程式：___________________________________。由此得出酸性：H2SiO3___(填“＞”或“＜”)H2CO3。②硅酸钠和盐酸反应的离子方程式：_____________________。＜应用体验

蓝本P31(3)博物馆陈列着大量明清砖瓦和精美瓷器(婺州窑)，婺州窑瓷器胎体的原料为高岭土[AlnSi2O5(OH)4]。下列说法正确的是______(填字母)。A.古代的陶瓷、砖瓦都是硅酸盐产品B.高岭土为含水的铝硅酸盐C.n＝3D.我国在新石器时代已能烧制陶器ABD（三）传统无机非金属材料——硅酸盐材料陶瓷水泥硅酸盐材料玻璃Na2SiO3、CaSiO3、SiO2硅酸盐硅酸盐陶瓷原料：历史：应用：黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐Al2O3·2SiO2·2H2O）青花瓷、唐三彩生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等反应条件：高温烧结1．陶瓷新石器时代就能烧制唐宋时期达到鼎盛：主要性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型1.陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点√

随堂演练

蓝本P33玻璃原料：工业设备：应用：纯碱、石灰石、石英砂（主要成分SiO2）玻璃窑主要成分：生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料等反应条件：高温熔融反应方程式：SiO2＋Na2CO3

Na2SiO3＋CO2↑SiO2＋CaCO3

CaSiO3＋CO2↑Na2SiO3、CaSiO3、SiO22．玻璃2．玻璃教材P20加入元素或物质

玻璃特性

用途含铅原料

光学玻璃：透光性好，

折射率高

制造眼镜、照相机和光学

仪器的透镜硼酸盐

耐化学腐蚀、耐温度

急剧变化

制造可用于实验室使用的

玻璃仪器金属氧化物或盐（Co2O3、CuO）

彩色玻璃

用于建筑和装饰水泥原料：工业设备：黏土、石灰石、（石膏）水泥回转窑混凝土：水泥、沙子和碎石等与水混合石膏的作用：条件：高温煅烧调节水泥硬化速率3．水泥应用体验1.(2022·济南高一月考)“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、耐高温D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐√蓝本P31(1)硅酸盐结构较为复杂，大多难溶于水，化学性质稳定(

)(2)硅氧四面体中，硅原子与氧原子都是以共价键结合()(3)水泥与玻璃的共同原料是石灰石，水泥与陶瓷的共同原料是黏土()(4)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行()(5)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化(

)正误判断√√√√√蓝本P30二、新型无机非金属材料

随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系，一系列新型无机非金属材料相继问世。高纯度的含硅元素的材料：单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的电学和光学性能。含碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域广泛应用。二、新型无机非金属材料（一）硅1、存在：硅元素含量在地壳中居第二位。硅是亲氧元素，在自然界中没有游离态，主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。硅酸盐矿石水晶（SiO2）玛瑙（SiO2）①

硅元素位于元素周期表第三周期、第ⅣA族。正好处于金属与非金属的过渡位置，是应用最广泛的半导体材料2、硅的性质②

单质硅是灰黑色具有金属光泽的固体；

熔点高，硬度大，不溶于水是应用最为广泛的_半导体_材料，因此晶体硅常用于制作集成电路板（硅芯片）和太阳能电池极板。2、硅的性质①与氟气反应：②与氢氟酸反应：③与强碱溶液反应：Si+2F2===SiF4Si+4HF===SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑

（1）常温下很稳定，硅只与F2、氢氟酸（HF）、强碱反应。（2）加热时，能和O2、Cl2等非金属单质反应

Si+2Cl2===SiCl4△

Si+O2===SiO2△Si+C===SiC高温碳化硅(俗名：金刚砂)3、硅的工业制取高纯硅的制备

工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。教材P223、硅的工业制取SiO2＋2C=========Si＋2CO↑1800～2000℃Si＋3HCl

=====

SiHCl3＋H2↑300

℃SiHCl3＋H2

=====Si＋3HCl1100

℃（二）二氧化硅

1、存在形式硅藻土石英、水晶、玛瑙、沙子结晶形：无定形：统称硅石空间构型：硅氧四面体（空间网状）熔沸点高、硬度大、不溶于水2、物理性质SiO2SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O3、化学性质（1）与氢氟酸（HF）反应——唯一能与SiO2反应的酸用途：刻蚀玻璃（3）化学性质（2）酸性氧化物SiO2＋2NaOH==Na2SiO3＋H2O①与强碱溶液反应：在实验室盛放碱溶液时，试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞【判断正误】SiO2有既能与HF反应又能与强碱（NaOH)反应，

故SiO2是两性氧化物。两性氧化物指既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。SiO2能与氢氟酸反应，但并不生成盐和水。SiO2不属于两性氧化物。②与碱性氧化物SiO2＋CaO

===

CaSiO3高温SiO2＋Na2O===Na2SiO3高温（2）酸性氧化物【思考】SiO2属于酸性氧化物，能否用SiO2与水直接反应制取H2SiO3？由SiO2如何来制取H2SiO3？用化学方程式表示。③与碳酸盐反应SiO2＋Na2CO3===Na2SiO3＋CO2↑高温SiO2＋CaCO3

===CaSiO3＋CO2↑高温工业生产玻璃原理（4）SiO2用途：光导纤维、石英坩埚、建筑材料、电器部件二氧化硅可用来生产光导纤维。光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通信效率。【思考与交流】1、埋在地下的光导纤维常因土壤成碱性而断路，为什么？

（用离子方程式解释）SiO2＋2OH-＝SiO32-＋H2O2、如何除去SiO2中混有的CaO杂质？HCl三、新型陶瓷和碳纳米材料结构陶瓷富勒烯（C60）、碳纳米管、石墨烯（一）新型陶瓷碳原子和硅原子通过共价键连接结构：性能砂纸和砂轮的磨料碳化硅陶瓷高温抗氧化性能硬度大耐高温结构材料耐高温半导体材料新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面有很多新的特性和功能。SiC碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成主要有氧化铝、氧化钇和氮化铝、氟化钙等高温结构陶瓷透明陶瓷（一）新型陶瓷具有耐高温、抗氧化、耐磨蚀等优良性能。可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等。具有优异的光学性能。可用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等。主要有钛酸盐和锆酸盐等钇钡铜氧，或称钇钡铜氧化物、YBCO，化学式为YBa2Cu3O7的化合物。压电陶瓷超导陶瓷（一）新型陶瓷能实现机械能与电能的相互转化；可用于滤波器、扬声器、超声探伤器、点火器等。某一临界温度下电阻为0，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域。（二）碳纳米材料

富勒烯