5.3无机非金属材料的主角课件高一下学期化学人教版

第三节无机非金属材料第五章高一化学21新型无机非金属材料传统无机非金属材料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：材料的分类材料金属材料金属单质和合金无机非金属材料玻璃、陶瓷、水泥硅—太阳能电池有机高分子材料塑料、纤维、橡胶复合材料玻璃纤维、碳纤维、酚醛树脂、环氧树脂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？传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料陶瓷玻璃水泥硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。传统无机非金属材料传统无机非金属材料硅酸盐存在：定义：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•SiO2①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（K2Al2Si2O8）、高岭土[Al2Si2O5(OH)4]如何用氧化物形式表示？

Al2O3·2SiO2·2H2O K2O·Al2O3·2SiO2只是以氧化物的形式表示，但其本身属于盐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。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水（Na2SiO3、K2SiO3除外）、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。传统无机非金属材料硅酸钠Na2SiO3物理性质化学性质白色固体俗称泡花碱，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+2H2O+2CO2(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防腐剂用途传统无机非金属材料——陶瓷青花瓷、唐三彩陶瓷（china瓷都)

①主要原料：②传统制作过程：黏土

(主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O,含水的铝硅酸盐)混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶瓷器③反应原理：④主要成分：⑤主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型复杂的物理、化学变化硅酸盐⑥用途：建筑材料、绝缘材料、日常器皿、卫生洁具高压输电线路使用了陶瓷绝缘材料陶瓷传统无机非金属材料——陶瓷传统无机非金属材料——玻璃①主要原料：②主要设备：④反应原理：⑤普通玻璃的成分：⑥主要特性：纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)玻璃窑③生产过程：原料粉碎，玻璃窑中强热，成型冷却Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑高温CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高温没有固定的熔点，可在一定温度范围内软化Na2SiO3、CaSiO3、SiO2⑦用途：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。固体和固体发生反应，不能证明酸性强弱。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。玻璃传统无机非金属材料传统无机非金属材料——水泥①主要原料：②主要设备：石灰石（CaCO3），黏土，辅料(石膏CaSO4•2H2O)等水泥回转窑③生产过程：原料研磨混合

煅烧(回转窑)成品加入石膏生料熟料调节水泥的硬化速度④反应原理：⑤主要成分：⑥特性：硅酸三钙(3CaO•SiO2)硅酸二钙(2CaO•SiO2)铝酸三钙(3CaO•Al2O3)

复杂的物理的、化学的变化水泥具有水硬性⑦主要用途:建筑、修路。如:水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土。无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃陶瓷：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【归纳总结】传统无机非金属材料

陶瓷玻璃普通水泥原料黏土纯碱（Na2CO3）石灰石（CaCO3）石英砂（SiO2）主要原料：石灰石、黏土辅助原料：石膏设备陶瓷窑玻璃窑水泥回转窑主要成分二氧化硅（SiO2）硅酸盐硅酸钠（Na2SiO3）硅酸钙（CaSiO3）二氧化硅（SiO2）硅酸三钙（2CaO·SiO2）硅酸二钙（2CaO·SiO2）铝酸三钙（3CaO·Al2O3）用途生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等生产建筑材料、光学仪器、各种器皿、玻璃纤维大量用于建筑和水利工程1．传统的硅酸盐材料有什么优、缺点？2.新型无机非金属材料有哪些特性？优点：抗腐蚀、耐高温；

缺点：质脆、经不起热冲击。①承受高温，强度高。②具有光学特性。③具有电学特性。④具有生物功能。3、新型陶瓷1、单晶硅2、二氧化硅

高温结构陶瓷

(SiC、Si3N4)压电陶瓷透明陶瓷超导陶瓷4、碳纳米材料：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等

新型无机非金属材料新型无机非金属材料1、单晶硅

独特的电学性能半导体材料高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域硅晶片用于生产芯片硅太阳能电池新型无机非金属材料新型无机非金属材料

硅谷（SiliconValley），位于美国加利福尼亚北部的大都会区旧金山湾区南面，是高科技事业云集的圣塔克拉拉谷（SantaClaraValley）的别称。

是电子工业和计算机业的王国。

硅谷最早是研究和生产以硅为基础的半导体芯片的地方，因此得名。2、二氧化硅水晶、玛瑙饰品石英坩埚光导纤维光学纤维胃镜优越的光学性能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。建筑材料玻璃仪器新型无机非金属材料①②③④⑧⑩③④⑤⑥⑦⑨3、新型陶瓷与传统陶瓷相比，新型陶瓷在成分上有很大的变化，不再局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。新型陶瓷高温结构陶瓷压电陶瓷透明陶瓷超导陶瓷新型无机非金属材料一般用碳化硅、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。高温结构陶瓷高温结构陶瓷氮化硅轴承新型无机非金属材料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碳化硅陶瓷碳化硅SiC：俗称“金刚砂”思考：请画出硅和氮的原子结构示意图，并根据元素周期律的知识，写出氮化硅的化学式。新型无机非金属材料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。压电陶瓷主要有氧化铝、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。透明陶瓷新型无机非金属材料钠蒸气放电发光问题早在1950年就得以解决，但当时没有任何材料可以的的抵御高温钠蒸气(1400℃)强烈的腐蚀性。氧化铝陶瓷

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。超导陶瓷新型无机非金属材料世界上最小的车是什么车？它的轮轴能像汽车的轮轴一样平滑旋转，而轮轴末端是4个“巴基球”做成的轮子。“巴基球”是由60个碳原子构成的纳米级球状分子，具有很多新奇的特性，在纳米技术研究中很受科学家重视。纳米车的轮子可滚动电子显微镜下观察到的纳米汽车既不是各大汽车厂商的迷你系列轿车，也不是孩子们的玩具模型，而是由荷兰格罗宁根大学有机化学教授本·费林加研制的纳米车。新型无机非金属材料

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。化学趣史C60的发现1985，美国化学家斯莫利和柯尔以及英国化学家克鲁特，通过激光照射石墨实验，发现新型单质C60分子。并在建筑设计师富勒设计球形建筑的启发下，绘制出由20个正六边形和12个正五边表构成的“笼状”分子结构，并把它命名为“富勒烯”，因分子结构形似足球，又称为“足球烯”。1996年三位科学家获诺贝尔化学奖。新型无机非金属材料C60是富勒烯的代表物，C60的发现为纳米科学提供了重要的研究对象，开启了碳纳米材料研究和应用的新时代。“冬奥会”演员服饰用上石墨烯智能发热防寒保暖

石墨烯石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨新型无机非金属材料化学趣史碳纳米碳管1991年，日本化学家饭岛博士在对石墨电弧放电实验时，发现了有单层、多层石墨卷曲而成的碳纳米碳管。纳米碳管的发现也给材料研究带来了新的变革。新型无机非金属材料5、碳纳米管材料类别成分性能应用富勒烯——碳纳米管石墨烯由碳原子构成的一系列笼形分子纳米汽车由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径比表面积大，强度高、优良电化学性能复合材料、电池、传感器只有一个碳原子直径厚度的单层石墨电阻率低、热导率高，高强度光电器件、超级电容器、电池和复合材料（eg:动力电池、超轻海绵）新型无机非金属材料新型无机非金属材料单晶硅二氧化硅新型陶瓷碳纳米材料应用:芯片、太阳能电池是沙子、水晶、石英、玛瑙的主要成分，可用于制光导纤维碳化硅（金刚砂）氮化硅压电陶瓷透明陶瓷超导陶瓷Si3N4富勒烯碳纳米管石墨烯新型无机非金属材料【典例1】下列关于无机非金属材料的说法不正确的是(

)A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料

B．新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点，但强度比较差

C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点

D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分不同B【典例2】北京冬奥会上科技元素“星光熠熠”，向世界展现了一个现

代化的中国。212项技术在冬奥会上得以应用，如含有石墨烯的智能

服饰、铝合金管材和光导纤维等等。有关说法中不正确的是（

）

A．石墨烯是一种电阻率低、热导率高的具有优异性能的新型材料

B．我国提出网络强国战略，光缆线路总长超过三千万公里，光缆的

主要成分是二氧化硅

C．制造手机芯片