5.3无机非金属材料课件下学期高一化学人教版

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第五章

化工生产中的重要非金属元素第三节

无机非金属材料教学目标1、了解晶体硅、二氧化硅、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其特性能及其在高科技领域所发挥的重要作用，激发学习化学的兴趣。2、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，感受传统硅酸盐材料在城乡建设中发挥的重要作用。博

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思一、硅硅元素位于元素周期表第三周期、第ⅣA族，处于金属与非金属的过渡位置。存在在自然界中以氧化物和硅酸盐形式存在，无游离态。有金属光泽的灰黑色固体熔点高，硬度大，重要的半导体材料单质硅的物理性质既不容易得电子，也不容易失去电子。Si原子

晶体硅和金刚石的结构相似。在晶体中每个硅原子都以共价键与相邻4个硅原子结合，形成正四面体的立体网状。博

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思单质硅的化学性质Si+O2SiO2△硅与氧气：硅与氯气：硅与NaOH溶液：Si+2Cl2SiCl4△Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑单质硅的用途硅太阳能电池半导体材料硅芯片博

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思【思考】高纯硅是如何制造的？二、二氧化硅沙子、石英、水晶、玛瑙的主要成分均为SiO2。存在物理性质不溶于水的固体，熔、沸点高，硬度大。博

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思结构OSiSiO2中每个Si周围结合4个O，Si在中心，O在4个顶角；许多个这样的四面体又通过顶角的O相连，每个O与2个Si相结合。二氧化硅晶体中Si和O按1:2的比例组成立体网状结构的晶体，二氧化硅的网状结构决定了它的熔点高，硬度大，不导电，不溶于水，化学性质稳定。博

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思化学性质SiO2+H2O=SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=====CaSiO3高温SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O思考SiO2是哪类氧化物？1、酸性氧化物博

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思化学性质SiO2+H2O=SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=====CaSiO3高温SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O1、酸性氧化物因为玻璃中含有SiO2，会与NaOH溶液反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有黏性，会使瓶塞与瓶口粘在一起而打不开。酸性用玻璃塞，碱性用橡胶塞。氢氟酸用塑料瓶，不用玻璃瓶。氢氟酸蚀刻玻璃。博

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思2、弱氧化性SiO2+2C=====Si+2CO↑高温工业制粗硅粗硅提纯Si

+3HCl=====SiHCl3+H2300℃SiHCl3+H2=====Si+3HCl高温用途①沙子是基本的建筑材料。②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。③水晶和玛瑙制作饰物和工艺品。④石英坩埚博

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思三、硅酸钠大多数硅酸盐难溶于水，常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3和K2SiO3Na2Si03的水溶液俗称水玻璃，可作黏合剂和防火剂。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl（弱酸，难溶于水，白色胶状）Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3说明H2CO3强于H2SiO3

硅酸逐渐聚合形成硅酸溶胶，干燥脱水形成硅酸干胶，称为“硅胶”,常做干燥剂。

硅胶博

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思四、无机非金属材料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新型无机非金属材料：硅和二氧化硅、

新型陶瓷、碳纳米材料等复合材料材料分类传统无机非金属材料：如玻璃、陶瓷、

水泥博

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思四、无机非金属材料（一）、传统无机非金属材料产品玻璃水泥陶瓷原料设备主要反应纯碱、石灰石、石英砂黏土、石灰石黏土玻璃窑水泥回转窑SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑玻璃主要成分无固定熔点博

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思四、无机非金属材料（一）、传统无机非金属材料思考1、碱性试剂不用玻璃塞的原因是什么？2、下列材质的坩埚可用于熔化烧碱的有

A瓷坩埚B氧化铝坩埚C铁坩埚D石英坩埚C玻璃中含有SiO2，会与碱反应生成有黏性的物质。其他玻璃钢化玻璃成分与普通玻璃成分相同。石英玻璃成分为SiO2，不属于硅酸盐材料。博

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思思考水泥、玻璃、陶瓷三种传统无机非金属材料有哪些相同特点？制备上：均为高温，均发生了复杂的物理化学变化成份上：均主要含有硅酸盐，有二氧化硅性质上：硬度大，不导电，不溶于水，化学性质稳定。博

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思（二）、新型无机非金属材料新型陶瓷碳化硅(SiC)陶瓷特点:砂纸和砂轮的磨料②优异的高温抗氧化性能耐高温结构材料、耐高温半导体材料---俗称金刚砂①硬度大博

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思新型陶瓷（二）、新型无机非金属材料①高温结构陶瓷：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。②压电陶瓷：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。③透明陶瓷：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。④超导陶瓷：在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，用于电力、交通、医疗等领域。博

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