5.3 无机非金属材料 课件 -2024-2025学年高一下学期化学人教版（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

无机非金属材料贰叁知识导航硅酸盐材料01新型无机非金属材料02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，感受传统硅酸盐材料在城乡建设中发挥的重要作用。

2、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奇特性能及其在高科技领域所发挥的重要作用。

3、了解粗硅的制法和高纯硅的提纯原理及纳米材料的类别结构特点、性能和用途。Part01硅酸盐

现在家居装修以明亮，简洁，实用的风格为主流，大家能判断都用到哪些材料以及它们的类别吗？

【活动】玻璃传统无机非金属材料铝合金金属材料木纹砖传统无机非金属材料陶瓷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：如有机玻璃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、碳纤维等复合材料传统无机非金属材料主要组成物质为硅酸盐硅酸盐存在：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

长石(KAlSi3O8)：K2O·Al2O3·6SiO2不能写成1/2K2O·1/2Al2O3·3SiO2高岭土[Al2Si2O5(OH)4]Al2O3·2SiO2·2H2O硅酸盐结构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个顶角许多四面体通过顶角的O相互连接每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合大多硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等硅酸盐性质有例外：Na2SiO3硅酸盐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，可做木材防火剂；是一种矿物胶，有很强的黏合性。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

这些反应的反应类型是什么？遵循什么反应原理？【思考】俗称泡花碱硅酸盐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？【思考】硅酸组织建设自主探究如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？饱和Na2SiO3溶液CaCO3盐酸CO2(HCl)饱和NaHCO3溶液组织建设自主探究如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？饱和Na2SiO3溶液CaCO3盐酸CO2(HCl)CO2Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3(胶体)+2NaClNa2SiO3和H2SiO3的用途①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂硅酸钠的用途硅酸的用途硅酸聚合硅酸凝胶干燥脱水硅酸干凝胶“硅胶”三种常见的硅酸盐产品产品原料反应原理主要设备主要成分陶瓷复杂变化－玻璃水泥复杂变化黏土纯碱、石灰石、石英砂石灰石、黏土玻璃窑水泥回转窑Al2O3·2SiO2·2H2ONa2SiO3、CaSiO3和SiO2硅酸三钙(3CaO·SiO2)硅酸二钙(2CaO·SiO2)铝酸三钙(3CaO·Al2O3)Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑常识：1.陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品2.石英玻璃主要成分是SiO2，不属于硅酸盐材料3.普通玻璃加热近熔化再急速冷却得钢化玻璃不同性能的玻璃新型的无机非金属材料1.硅和二氧化硅

2.新型陶瓷

3.碳纳米材料硅和二氧化硅存在含量存在形态地壳中居第___位___________________二氧化物和硅酸盐第三周期、第ⅣA族自然界的硅：不存在单质硅半导体材料、硅的应用计算机芯片、硅太阳能电池等硅晶片用于生产芯片科技时代的发展离不开芯片，芯片应用于电子产品的各行各业。大到国防武器装备，小到我们日常使用的家电。我国芯片起步较晚，在芯片技术上落后于很多发达国家，每年在芯片进口方面的费用比石油还要多，未来的战争就是芯片的战争。制备原理制备流程反应方程式

用焦炭还原石英砂，得到含少量杂质的粗硅，然后转化为三氯硅烷，再经氢气还原。硅的制备Si+O2===SiO2△Si+2Cl2==SiCl4△硅的化学性质Si＋2F2＝SiF4Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑沙子石英砂玛瑙水晶SiO2二氧化硅的来源（1）酸性氧化物与碱性氧化物：与碱：与盐：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+Na2CO3

==Na2SiO3+CO2↑高温SiO2+CaO==CaSiO3高温盛NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞硅酸钠，有黏性二氧化硅的化学性质（2）特性——常用于雕刻玻璃

SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O二氧化硅的性质和用途

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。性质稳定、透光性好光导纤维石英坩埚玛瑙水晶建筑材料玻璃二氧化硅的用途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。新型陶瓷SiC陶瓷轴承耐高温结构材料耐高温半导体材料高温结构陶瓷压电陶瓷透明陶瓷超导陶瓷SiC陶瓷在光、热、电、磁学等方面有新的特性和功能SiC俗称：金刚砂碳纳米材料富勒烯代表物：C60碳纳米管石墨片层卷成的管状物石墨烯单层石墨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。分类名称性能主要用途传统硅酸盐材料陶瓷玻璃水泥熔点高、硬度大、耐腐蚀、性质稳定建筑材料、日用器皿、卫生洁具等透光性好、硬度大、无固定熔点遇水逐渐变硬（水硬性）、硬化后性质稳定建筑材料、各种器皿、光学仪器等大量用于建筑、水利、道路等工程【小结

】分类名称性能主要用途新型无机非金属材料晶体硅二氧化硅新型陶瓷碳纳米管石墨