【公开课】无机非金属材料（课件）（人教版2019必修第二册）

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课时1无机非金属材料学习目标1.了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分；2.学习了解新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途，感受新型无机非金属材料的奇特性能及其在高科技领域所发挥的重要作用。你知道这些地标性建筑用到了哪些材料吗？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：材料分类无机非金属材料金属材料：包含纯金属和合金有机高分子材料传统无机非金属材料：如玻璃、陶瓷、

水泥新型无机非金属材料：硅和二氧化硅、

新型陶瓷、碳纤维等复合材料无机非金属材料由什么物质组成？有什么性质？传统无机非金属材料硅酸盐存在：定义：表示方法：硅酸盐一般结构复杂，存在于地壳、岩石中由金属、硅、氧等元素形成的盐①用盐的化学式表示，如Na2SiO3、CaSiO3②用氧化物的形式表示，如Na2O•SiO2、CaO•SiO2硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。硅酸盐表示方法①书写形式一般为：X金属氧化物

•YSiO2

•ZH2O②元素化合价不变、原子比例不变③计量数以整数书写④多种金属同时存在，活泼金属写在前面【注意】

长石（KAlSi3O8）、高岭土[Al2Si2O5(OH)4]如何用氧化物形式表示？

Al2O3·2SiO2·2H2O

K2O·Al2O3·2SiO2硅酸钠Na2SiO3物理性质化学性质白色固体，可溶于水，水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，有很强的黏合性。与酸反应：Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2(过量）2NaHCO3+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2(少量）Na2CO3+H2SiO3↓硅酸：高中化学唯一难溶性酸①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂用途硅酸H2SiO3是一种很弱的酸，酸性比碳酸弱，溶解度很小,不稳定，受热易分解H2SiO3H2O+SiO2

如何证明酸性盐酸>碳酸>硅酸？ABCDA：Na2CO3/NaHCO3B:HClC:饱和NaHCO3D:Na2SiO3硅酸H2SiO3硅酸聚合硅酸凝胶干燥脱水硅酸干凝胶“硅胶”硅胶的用途：食品、药品的干燥剂催化剂的载体传统非金属材料1.陶瓷原料：历史：应用：黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)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China反应条件：高温烧结瓷都传统非金属材料2.玻璃原料：工业设备：应用：纯碱、石灰石和石英砂玻璃窑主要成分：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Na2SiO3、CaSiO3、SiO2传统非金属材料生产中采用不同的原料和工艺，可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃。玻璃加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。

着色剂玻璃颜色MnO2紫色CoO、Co2O3紫红色FeO、K2Cr2O7绿色CdS、

Fe2O3

、Sb2S3黄色AuCl

、

Cu2O红色CuO、MnO2

、Fe3O4黑色【思考】家中常用的玻璃为什么微微带绿色？传统无机硅酸盐产品玻璃传统非金属材料3.水泥原料：工业设备：黏土和石灰石水泥回转窑混凝土：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

陶瓷玻璃水泥主要原料主要设备生产条件黏土玻璃窑黏土、石灰石水泥回转窑纯碱、石灰石、石英砂（主要成分是SiO2）烧结熔融煅烧【思考】普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经混合物、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理、化学变化。而玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。试写出反应的化学方程式一、传统的无机非金属材料--硅酸盐材料Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑高温CaCO3+SiO2CaSiO3

+CO2↑高温1.下列关于硅酸的说法正确的是（）A．硅酸可以通过SiO2和水化合反应直接制得

B．可用反应Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓制取硅酸

C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应

D．干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠B2.有下列物品或设备：①陶瓷餐具②砖瓦③混凝土桥墩④门窗玻璃⑤水晶镜片⑥石英钟⑦水晶项链⑧硅太阳能电池⑨光导纤维⑩计算机芯片（3）所用材料主要成分为硅酸盐的是____________．①②③④新型无机非金属材料新型陶瓷组成特性和功能不再限于传统的硅酸盐体系在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能实例SiC俗称金刚砂具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料具有优异的高温抗氧化性能，使用温度可达1600℃，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐磨蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等。新型陶瓷高温结构陶瓷主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化，可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等。新型陶瓷压电陶瓷4MHz压电陶瓷聚焦超声波片高频压电陶瓷谐振器主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好，可用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等。新型陶瓷透明陶瓷氧化铝陶瓷二氧化锆纳米材料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，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。碳纳米材料富勒烯由碳原子构成的一系列笼形分子的总称纳米王子定义代表C60C60的发现为纳米科学提供了重要研究对象，开启了纳米材料研究和应用的新时代碳纳米材料碳纳米管直达宇宙的太空天梯碳纳米管可以看成是由石墨片卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。比表面积大，具有高强度和电学性能，用于生产复合材料，电池、传感器

碳纳米材料石墨烯新材料之王只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低，热导率高，具有很高的强度。作为一种强度高用于光电器元件、超级电容器、电池和复合材料等。碳纳米材料富勒烯碳纳米管由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,代表物C60开启了碳纳米材料研究和应用的新时代是由石墨片层卷成的管状物有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等。石墨烯只有一个碳原子直径厚度的单层石墨电阻率低，热导率高，具有很高的强度。应用于光电器件、超级电容器、电池和