第三节无机非金属材料高一化学下学期人教版课件

第五章

第三节无机非金属材料化工生产中的重要非金属元素材料金属材料无机非金属材料有机高分子材料天然有机高分子材料合成有机高分子材料材料的分类：传统无机非金属材料新型无机非金属材料PART01传统无机非金属材料

——硅酸盐材料01传统无机非金属材料——硅酸盐材料一、硅酸盐1.定义硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，Na2SiO3是最简单的可溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，有很强的黏合性，常用作木材、纺织品的防腐剂、防火剂。2.结构在硅酸盐中硅原子和氧原子构成了硅氧四面体，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。01传统无机非金属材料——硅酸盐材料一、硅酸盐3.性质大多数难溶于水、硬度高、耐高温、耐腐蚀、化学性质稳定；少数可溶，如Na2SiO3，K2SiO3等。4.表示方法①化学式法Na2SiO3，K2SiO3②氧化物法比较复杂的硅酸盐一般用氧化物的形式表示01传统无机非金属材料——硅酸盐材料一、硅酸盐菱沸石：Ca[Al2Si4O12]·6H2O氧化物形式：CaO·Al2O3·4SiO2·6H2O书写规则：活泼金属氧化物·不活泼金属氧化物·SiO2·H2O01传统无机非金属材料——硅酸盐材料一、硅酸盐例1.将以下硅酸盐改写为氧化物的形式：石棉：CaMg3Si4O12钙铁辉石：CaFeSi2O4(OH)4长石：KAlSi3O8CaO·3MgO·4SiO2CaO·FeO·2SiO2·2H2OK2O·Al2O3·6SiO201传统无机非金属材料——硅酸盐材料二、硅酸盐材料陶瓷

玻璃

水泥01传统无机非金属材料——硅酸盐材料二、硅酸盐材料1.陶瓷①生产：②应用以黏土（含水的铝硅酸盐）为主要原料，经高温烧结而成。用于生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。01传统无机非金属材料——硅酸盐材料二、硅酸盐材料1.陶瓷01传统无机非金属材料——硅酸盐材料二、硅酸盐材料2.玻璃①生产以纯碱、石灰石和石英砂（主要成分为SiO2）为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得。主要反应：CaCO3+SiO2

══CaSiO3+CO2↑Na2CO3+SiO2

══Na2SiO3+CO2↑高温高温01传统无机非金属材料——硅酸盐材料二、硅酸盐材料2.玻璃②成分Na2SiO3、CaSiO3、SiO2③特点玻璃是非晶体，称为玻璃态物质，无固定熔点。01传统无机非金属材料——硅酸盐材料二、硅酸盐材料2.玻璃④应用用于生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，制造玻璃纤维。01传统无机非金属材料——硅酸盐材料二、硅酸盐材料3.水泥①生产：②应用以黏土和石灰石为主要原料，与其他辅料混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉即得到普通水泥。大量用于建筑和水利工程。01传统无机非金属材料——硅酸盐材料二、硅酸盐材料3.水泥PART02新型无机非金属材料02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅1.硅①硅元素硅在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在，地壳中含量排在第二位。硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤、约占地壳总量的90%以上。②单质硅的物理性质灰黑色固体，有金属光泽，熔点高，硬度大，质地较脆。02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅1.硅灰黑色固体，有金属光泽，熔点高，硬度大，质地较脆。②单质硅的物理性质02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅1.硅②单质硅的化学性质与非金属单质反应与氧气：Si+O2

══SiO2

△与氯气：Si+2Cl2

══SiCl4

△与氯气：Si+2F2

══SiF4

与碳单质：Si+C══SiC高温02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅1.硅②单质硅的化学性质与碱反应：Si+2NaOH+H2O══Na2SiO3+2H2↑与氢氟酸反应：Si+4HF══SiF4+2H2↑02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅1.硅③硅的用途硅是应用最为广泛的半导体材料，是信息技术的基石。02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅1.硅02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅1.硅③高纯硅的制备主要反应：SiO2+2C═════Si+2CO↑

1800~2000℃Si+3HCl═══SiHCl3+H2

300℃SiHCl3+H2

═══Si+3HCl

1100℃02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅1.硅SiO2+2C═════Si+2CO↑

1800~2000℃思考：该反应能否说明非金属性C>Si不能，因为在该反应中，C作还原剂02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅2.二氧化硅①存在形式水晶

玛瑙硅藻土结晶形（石英晶体）无定形02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅2.二氧化硅②物理性质纯净的二氧化硅晶体，是一种坚硬、脆性、难溶于水的无色透明固体。02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅2.二氧化硅③化学性质二氧化硅是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，但不能与水反应生成酸。SiO2+2NaOH══Na2SiO3+H2O

SiO2+CaO══CaSiO3

高温02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅2.二氧化硅③化学性质CaCO3+SiO2

══CaSiO3+CO2↑Na2CO3+SiO2

══Na2SiO3+CO2↑高温高温生产玻璃：02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅2.二氧化硅③化学性质工业制粗硅：SiO2+2C═════Si+2CO↑

1800~2000℃与氢氟酸反应：SiO2+4HF══SiF4↑+2H2O

利用二氧化硅与氢氟酸反应可以在玻璃上雕刻图案。02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅2.二氧化硅有关氢氟酸的说明：①氢氟酸是弱酸，但具有极强烈的腐蚀性，使用时要做好充分的防护。②由于氢氟酸能与玻璃中的二氧化硅反应，因此，不能用玻璃容器盛装氢氟酸，氢氟酸一般盛装在塑料容器中。思考：二氧化硅能与氢氧化钠反应，也能与氢氟酸反应，它是不是两性氧化物？不是02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅2.二氧化硅④用途02新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅高频考点（易混淆）：单质硅的用途是半导体材料，用于集成电路、芯片、太阳能电池等。二氧化硅的用途是光导纤维。02新型无机非金属材料二、新型陶瓷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。碳化硅陶瓷碳化硅（俗称金刚砂）的微观结构02新型无机非金属材料二、新型陶瓷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。氮化硅陶瓷

氧化铝陶瓷02新型无机非金属材料三、碳纳米材料碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，它们都是碳的同素异形体。02新型无机非金属材料三、碳纳米材料富勒烯笼型分子的总称，如C60开启了碳纳米材料研究和应用的新时代碳纳米管石墨片层卷成的管状物