无机非金属材料课件人教版高一化学必修二

第三节无机非金属材料第1课时硅酸盐材料必修第二册第五章化工生产中的重要非金属元素硅酸盐一、硅酸盐材料

无机非金属材料一般含有

元素，具有

、

、

等特点，以及特殊的

、

等性能。1．硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了

，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。其结构示意图为:硅、氧耐高温抗腐蚀硬度高光学电学硅氧四面体硅氧四面体的结构示意图硅酸盐2．硅酸盐（1）定义：由Si、O、金属（铝、铁、钙、镁、钾、钠等）等元素组成的化合物的总称。（2）书写：用盐的化学式表示，如：Na2SiO3用氧化物形式表示，如：Na2O•SiO2原则：X金属氧化物•YSiO2•ZH2O注意事项：①元素化合价不变

②原子比例不变

③多种金属同时存在，活泼的写在前面硅酸盐多数具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。（3）硅酸盐的性质：（4）最简单的硅酸盐：Na2SiO3——水溶液俗称：水玻璃、泡花碱用途：制备硅酸凝胶、木材防火剂、肥皂填充剂、黏胶剂特性：水溶液有黏性Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3(胶体)Na2SiO3+CO2+H20=Na2CO3+H2SiO3(胶体)强酸制弱酸：酸性：HCl>H2CO3>H2SiO3H2SiO3：二元弱酸，加热易分解，失水后变硅胶。传统无机非金属材料

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：高温烧结瓷都新石器时代就能烧制唐宋时期达到鼎盛：传统无机非金属材料玻璃原料：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，Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件：高温熔融反应方程式：SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑制造玻璃纤维、用于高强度复合材料等传统无机非金属材料加入元素或物质

玻璃特性

用途含铅原料光学玻璃:透光性好,折射率高制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜硼酸盐耐化学腐蚀、耐温度急剧变化制造可用于实验室使用的玻璃仪器金属氧化物或盐彩色玻璃用于建筑和装饰特种玻璃

传统无机非金属材料

水泥原料：工业设备：黏土、石灰石、石膏水泥回转窑混凝土：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新型无机非金属材料

随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系，一系列新型无机非金属材料相继问世。（1）高纯度的含硅元素的材料：单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能。（2）含碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域广泛应用。1．硅(1)硅元素的存在与结构存在原子结构示意图周期表中位置含量存在形态地壳中居第

位

新型无机非金属材料第三周期、第ⅣA族二氧化物和硅酸盐硅酸盐矿石水晶（SiO2）玛瑙（SiO2）

处于金属与非金属的过渡位置，是应用最广泛的半导体材料。新型无机非金属材料(2)硅单质灰黑色、具有金属光泽的固体半导体材料,用于集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池等新型无机非金属材料(3)硅的工业制备SiO2+2C=============Si+2CO↑1800~2000℃Si+3HCl=======

SiHCl3+H2↑300℃SiHCl3+H2

========

Si+3HCl1100℃新型无机非金属材料2．二氧化硅⑴存在形式硅藻土石英、水晶、玛瑙、沙子结晶形：无定形：统称硅石空间构型：硅氧四面体熔沸点高、硬度大、不溶于水⑵物理性质(3)用途光导纤维、石英坩埚、建筑材料、电器部件新型无机非金属材料SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O(4)化学性质①与HF反应——唯一能与SiO2反应的酸用途：刻蚀玻璃②酸性氧化物SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2OSiO2+Na2O====Na2SiO3高温与强碱溶液反应：与碱性氧化物反应：③弱氧化性SiO2+2C=====Si+2CO↑高温

装NaOH的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞用途：制粗硅④与碳酸盐反应SiO2+Na2CO3===Na2SiO3+CO2↑高温SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2↑高温工业生产玻璃原理1、保存NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，生成具有粘性的硅酸钠粘住瓶塞2、埋在地下的光导纤维常因土壤成碱性而断路，为什么？用离子方程式表示。SiO2+2OH-=SiO32-

+H2O3、SiO2既能与HF酸反应又能和NaOH反应，所以它是两性氧化物？错。因为SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O，生成的SiF4不属于盐。4、如何除去SiO2中混有的CaO杂质？HCl课堂巩固5、中国北京曙光公司研制了第一款具有我国完全自主知识产权的高性能CPU芯片——“龙芯”1号。(1)“龙芯”1号(芯片)的主要化学成分是________。(2)互联网使用的数据传输材料叫________，主要化学成分是________。(3)秦兵马俑制品的主要生产原料是________，主要成分为________。硅光导纤维二氧化硅黏土硅酸盐课堂巩固新型无机非金属材料3.新型陶瓷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SiC：俗称金刚砂一般用碳化硅、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。压电陶瓷新型无机非金属材料主要有氧化铝、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4.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。

富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的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。富勒烯新型无机非金属材料碳纳米管碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大，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。比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。新型无机非金属材料新型无机非金属材料石墨烯

石墨烯是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。作为一种具有优异性能的新型材料，石墨烯在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入。课堂总结一、传统无机非金属材料——硅酸盐材料（1）陶瓷（2）玻璃（3）水泥（1）硅和二氧化硫（2）新型陶瓷SiO2+2C=========Si+2COSi+3HCl=======SiHCl3+H2SiHCl3+H2=======Si+3HCI1800~2000℃300℃1100℃二、新型无机非金属材料（3）碳纳