高一化學(xué)2017年最新課件新型無機(jī)非金屬材料第一課時

1、第七章第七章 碳族元素碳族元素 無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料 7- 3 7- 3 新型無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料 7-3 7-3 新型無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料 一、什么是無機(jī)非金屬材料？一、什么是無機(jī)非金屬材料？1 1、材料、材料2 2、材料的幾種分類、材料的幾種分類3 3、生活中無機(jī)非金屬材料、生活中無機(jī)非金屬材料4 4、新型無機(jī)非金屬材料的特征、新型無機(jī)非金屬材料的特征無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料指某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、指某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫化物、硒化物和碲化物）硫系化合物（包括硫化物、硒化物和碲化物）和硅酸鹽、鈦酸

2、鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽等含氧酸鹽為和硅酸鹽、鈦酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽等含氧酸鹽為主要組成的無機(jī)材料。主要組成的無機(jī)材料。 是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，一直是人類進(jìn)步的一個重要里程碑。是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，一直是人類進(jìn)步的一個重要里程碑。 例如，歷史上的石器時代、青銅器時代、鐵器時代都是以材料作為時代例如，歷史上的石器時代、青銅器時代、鐵器時代都是以材料作為時代主要標(biāo)志的。一種新型材料的研制成功，可以引起人類文化和生活的新的變主要標(biāo)志的。一種新型材料的研制成功，可以引起人類文化和生活的新的變化。化。 石器、陶瓷、鐵、銅、玻璃、水泥、有機(jī)高分子（如塑料等）、單晶材石器、陶瓷、鐵、銅、玻璃、

3、水泥、有機(jī)高分子（如塑料等）、單晶材料等的發(fā)明，為人類進(jìn)步提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。料等的發(fā)明，為人類進(jìn)步提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。 沒有半導(dǎo)體材料，便不可能有目前的計算機(jī)技術(shù)；沒有耐高溫、高強(qiáng)度沒有半導(dǎo)體材料，便不可能有目前的計算機(jī)技術(shù)；沒有耐高溫、高強(qiáng)度的特殊結(jié)構(gòu)材料，便沒有今天的宇航工業(yè)；沒有低損耗的光導(dǎo)纖維，也就沒的特殊結(jié)構(gòu)材料，便沒有今天的宇航工業(yè)；沒有低損耗的光導(dǎo)纖維，也就沒有現(xiàn)代的光通訊；沒有有機(jī)高分子材料，人們的生活也不可能像今天這樣豐有現(xiàn)代的光通訊；沒有有機(jī)高分子材料，人們的生活也不可能像今天這樣豐富多彩。富多彩。1.1.材料材料2.2.材料的分類材料的分類(1)(1)按化學(xué)組成和特性分

4、按化學(xué)組成和特性分無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料 傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料 新型無機(jī)非金屬材料新型無機(jī)非金屬材料 金屬材料金屬材料高分子材料：塑料、合成橡膠、合成纖維高分子材料：塑料、合成橡膠、合成纖維(2)(2)按用途分按用途分結(jié)構(gòu)材料：結(jié)構(gòu)材料：利用材料的力學(xué)和理、化性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于利用材料的力學(xué)和理、化性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、工程建設(shè)、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€工業(yè)機(jī)械制造、工程建設(shè)、交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€工業(yè)部門部門功能材料：功能材料：利用材料的熱、光、電、磁等性能用于電子、利用材料的熱、光、電、磁等性能用于電子、激光、通訊、能源和生物工程等許多高新技術(shù)激光、通訊、能源和生物工程等許多高新技術(shù)

5、領(lǐng)域。領(lǐng)域。3 3、生活中的無機(jī)非金屬材料、生活中的無機(jī)非金屬材料玻璃、水泥、陶瓷玻璃、水泥、陶瓷金剛石鉆頭金剛石鉆頭手表上的手表上的“1919鉆鉆”( (人造紅寶石軸承的數(shù)目人造紅寶石軸承的數(shù)目) )玻璃刀玻璃刀石英鐘表石英鐘表煤氣爐中的電子打火煤氣爐中的電子打火彩電（熒光材料）彩電（熒光材料）海底電纜（光導(dǎo)纖維）海底電纜（光導(dǎo)纖維）電腦的電腦的CPUCPU（單晶硅）（單晶硅）隱形飛機(jī)（特殊光學(xué)材料）隱形飛機(jī)（特殊光學(xué)材料）( (壓電陶瓷壓電陶瓷) )4 4、新型無機(jī)非金屬材料的特征、新型無機(jī)非金屬材料的特征（1 1）耐高溫、強(qiáng)度高）耐高溫、強(qiáng)度高. .例如：氮化硅陶瓷在例如：氮化硅陶瓷在1

6、2001200左右的高溫下，仍左右的高溫下，仍具有很高的強(qiáng)度，可用來制造汽輪機(jī)葉片、軸承、永久性模具等。具有很高的強(qiáng)度，可用來制造汽輪機(jī)葉片、軸承、永久性模具等。（2 2）具有電學(xué)性質(zhì)）具有電學(xué)性質(zhì). .一些新型無機(jī)非金屬材料可以作絕緣體，有的可作一些新型無機(jī)非金屬材料可以作絕緣體，有的可作半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體等。一些絕緣性材料常被用于集成電路的基板。半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體等。一些絕緣性材料常被用于集成電路的基板。（3 3）具有光學(xué)性質(zhì)）具有光學(xué)性質(zhì). .有些新型無機(jī)非金屬材料能發(fā)出單色的光，有的能有些新型無機(jī)非金屬材料能發(fā)出單色的光，有的能透過可見光。有的能使紅外線、雷達(dá)射線穿過。透過可見光。

7、有的能使紅外線、雷達(dá)射線穿過。（4 4）具有生物功能）具有生物功能. .一些新型無機(jī)非金屬材料強(qiáng)度高、無毒、不溶于水，一些新型無機(jī)非金屬材料強(qiáng)度高、無毒、不溶于水，對人體組織有較好的適應(yīng)性，可直接植于人體內(nèi)，用這類材料制成的人對人體組織有較好的適應(yīng)性，可直接植于人體內(nèi)，用這類材料制成的人造牙齒、人造骨骼，已被應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上。造牙齒、人造骨骼，已被應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上。二、幾種典型的新型無機(jī)非金屬材料二、幾種典型的新型無機(jī)非金屬材料1 1、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)材料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷2 2、功能材料、功能材料光導(dǎo)纖維（光纖）光導(dǎo)纖維（光纖）1 1、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)材料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷(1)(1)氧化鋁

8、陶瓷氧化鋁陶瓷性性 能能 用用 途途 熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高 坩堝、高溫爐管坩堝、高溫爐管 硬度大硬度大 剛玉球磨機(jī)剛玉球磨機(jī) 透明、耐高溫透明、耐高溫 高壓鈉燈燈管高壓鈉燈燈管 備注：鈉蒸氣放電發(fā)光問題早在備注：鈉蒸氣放電發(fā)光問題早在19501950年就得以解決，由于沒有一種能年就得以解決，由于沒有一種能抵御高溫鈉蒸氣（抵御高溫鈉蒸氣（14001400）強(qiáng)烈腐蝕的特殊材料，所以，直到）強(qiáng)烈腐蝕的特殊材料，所以，直到19651965年年才制取第一支高壓鈉燈。才制取第一支高壓鈉燈。高溫結(jié)構(gòu)材料與金屬材料的性能比較高溫結(jié)構(gòu)材料與金屬材料的性能比較 耐高溫、耐腐蝕、硬度大、耐磨損、不怕氧化。耐高溫、耐腐蝕、硬

9、度大、耐磨損、不怕氧化。 易受腐蝕、不耐氧化、不適合高溫時使用易受腐蝕、不耐氧化、不適合高溫時使用 高純氧化鋁透明陶瓷管高純氧化鋁透明陶瓷管氧化鋁陶瓷制品氧化鋁陶瓷制品(2)(2)氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷 氮化硅基陶瓷具有密度小、高強(qiáng)、高硬、高韌性、耐磨損、耐腐氮化硅基陶瓷具有密度小、高強(qiáng)、高硬、高韌性、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、抗熱震、自潤滑、隔熱、電絕緣等一系列優(yōu)良性能。蝕、抗氧化、抗熱震、自潤滑、隔熱、電絕緣等一系列優(yōu)良性能。 (3)(3)氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷、氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷、(4)(4)人造寶石人造寶石( (請看下頁請看下頁) ) 制造發(fā)動機(jī)部位的受熱面，提高柴油機(jī)的質(zhì)量，節(jié)省燃料

10、制造發(fā)動機(jī)部位的受熱面，提高柴油機(jī)的質(zhì)量，節(jié)省燃料（不用水冷卻，減少熱散失）。（不用水冷卻，減少熱散失）。SiSi3 3N N4 4基陶瓷球軸承基陶瓷球軸承氧化鋯陶瓷氧化鋯陶瓷碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷沙漠車沙漠車氮化硅陶瓷部件氮化硅陶瓷部件人造寶石人造寶石 紅寶石和藍(lán)寶石的主要成分都是紅寶石和藍(lán)寶石的主要成分都是AlAl2 2O O3 3（剛玉）。（剛玉）。 紅寶石呈現(xiàn)紅色是由于其中混有少量含鉻化合物；紅寶石呈現(xiàn)紅色是由于其中混有少量含鉻化合物； 而藍(lán)寶石呈藍(lán)色則是由于其中混有少量含鈦化合物。而藍(lán)寶石呈藍(lán)色則是由于其中混有少量含鈦化合物。 19001900年，科學(xué)家曾用氧化鋁熔融后加入少量氧化鉻的

11、方年，科學(xué)家曾用氧化鋁熔融后加入少量氧化鉻的方法，制出了質(zhì)量為法，制出了質(zhì)量為2g-4g2g-4g的紅寶石。的紅寶石。 現(xiàn)在，已經(jīng)能制造出現(xiàn)在，已經(jīng)能制造出大到大到10g10g的紅寶石和藍(lán)寶石。的紅寶石和藍(lán)寶石。 紅寶石和藍(lán)寶石及人造寶石紅寶石和藍(lán)寶石及人造寶石(3)(3)光導(dǎo)纖維的用途：光導(dǎo)纖維的用途：光纖除了可以用于通訊外，還用于醫(yī)療、信息處理、傳能傳光纖除了可以用于通訊外，還用于醫(yī)療、信息處理、傳能傳像、遙測遙控、照明等許多方面。像、遙測遙控、照明等許多方面。 (2)(2)光纖光纜與普通電纜比較光纖光纜與普通電纜比較( (見下頁見下頁) ) (1)(1)是高質(zhì)量傳導(dǎo)光的玻璃纖維，信息高速

12、公路的是高質(zhì)量傳導(dǎo)光的玻璃纖維，信息高速公路的“基石基石 1870 1870年，英國科學(xué)家丁達(dá)爾做了一個有趣的實(shí)驗(yàn)：讓一股水流從年，英國科學(xué)家丁達(dá)爾做了一個有趣的實(shí)驗(yàn)：讓一股水流從玻璃容器的側(cè)壁細(xì)口自由流出，以一束細(xì)光束沿水平方向從開口處的玻璃容器的側(cè)壁細(xì)口自由流出，以一束細(xì)光束沿水平方向從開口處的正對面射入水中。丁達(dá)爾發(fā)現(xiàn)，細(xì)光束不是穿出這股水流射向空氣，正對面射入水中。丁達(dá)爾發(fā)現(xiàn)，細(xì)光束不是穿出這股水流射向空氣，而是順從地沿著水流彎彎曲曲地傳播。這是光的全反射造成的結(jié)果。而是順從地沿著水流彎彎曲曲地傳播。這是光的全反射造成的結(jié)果。2 2、功能材料、功能材料光導(dǎo)纖維（光纖）光導(dǎo)纖維（光纖）光

13、導(dǎo)原理光光 纖纖 光光 纜纜 普普 通通 電電 纜纜 信息量大信息量大, ,每根光纖理論上可同時通過每根光纖理論上可同時通過1010億路電話億路電話 8 8管同軸電纜每條管同軸電纜每條通話通話18001800路路 原料來源廣原料來源廣( (石英玻璃石英玻璃),),節(jié)約有色金屬節(jié)約有色金屬 資源較少資源較少 質(zhì)量小質(zhì)量小, ,每公里每公里27 g,27 g,不怕腐蝕不怕腐蝕, ,鋪設(shè)方便鋪設(shè)方便 每公里每公里1.6 t 1.6 t 成本低成本低, ,每公里每公里1 1萬元左右萬元左右 每公里每公里2020萬元萬元 性能好性能好, ,抗電磁干擾保密性強(qiáng)抗電磁干擾保密性強(qiáng), ,能防竊聽能防竊聽, ,

14、不發(fā)生電輻射不發(fā)生電輻射 光學(xué)纖維胃鏡光學(xué)纖維胃鏡現(xiàn)代通信用光纜現(xiàn)代通信用光纜用光導(dǎo)纖維做手術(shù)，不用開刀用光導(dǎo)纖維做手術(shù)，不用開刀 金剛石是目前已知的最硬的材料，可以用來切削和刻劃其他物金剛石是目前已知的最硬的材料，可以用來切削和刻劃其他物質(zhì)，被用于鉆探、磨削等行業(yè)。質(zhì)，被用于鉆探、磨削等行業(yè)。 但是，由于天然金剛石非常少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)和科研的需但是，由于天然金剛石非常少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)和科研的需要。科學(xué)家們通過對石墨和金剛石同素異形體結(jié)構(gòu)的研究，指出了要?？茖W(xué)家們通過對石墨和金剛石同素異形體結(jié)構(gòu)的研究，指出了在一定條件下使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的可能性。在一定條件下使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的可能性

15、。 19551955年，美國首先用石墨合成出金剛石，這是材料合成領(lǐng)域的年，美國首先用石墨合成出金剛石，這是材料合成領(lǐng)域的一項(xiàng)重大成就。一項(xiàng)重大成就。 目前，世界上用石墨合成金剛石的研究發(fā)展很快，我國在這方目前，世界上用石墨合成金剛石的研究發(fā)展很快，我國在這方面的研究也在飛速發(fā)展，許多城市都建有人造金剛石的工廠和研究面的研究也在飛速發(fā)展，許多城市都建有人造金剛石的工廠和研究所，以滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。所，以滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。金剛石金剛石鉆頭金剛石鋸片 展望展望2121世紀(jì)，材料科學(xué)的前景是美好的：世紀(jì)，材料科學(xué)的前景是美好的：1.1.光電轉(zhuǎn)換材料，分解水的催化材料和儲氫材料等能源材料將光電轉(zhuǎn)換材

16、料，分解水的催化材料和儲氫材料等能源材料將實(shí)現(xiàn)高效化；實(shí)現(xiàn)高效化；2.2.集多種功能于一身的復(fù)合材料可使我們的生活質(zhì)量得到進(jìn)一集多種功能于一身的復(fù)合材料可使我們的生活質(zhì)量得到進(jìn)一步改善（如步改善（如“白色污染白色污染”將被消除）；將被消除）；3.3.高溫超導(dǎo)材料進(jìn)入實(shí)用階段；高溫超導(dǎo)材料進(jìn)入實(shí)用階段；4.4.智能材料和機(jī)敏材料將得到廣泛應(yīng)用；智能材料和機(jī)敏材料將得到廣泛應(yīng)用；5 5、納米材料將在治療癌癥、存儲信息等領(lǐng)域大顯神通、納米材料將在治療癌癥、存儲信息等領(lǐng)域大顯神通 社會需要材料社會需要材料, ,材料離不開化學(xué)。材料離不開化學(xué)。材料名稱材料名稱舉例舉例高頻絕緣材料高頻絕緣材料氧化鋁、滑石

17、、鎂橄欖石質(zhì)陶瓷氧化鋁、滑石、鎂橄欖石質(zhì)陶瓷壓電陶瓷壓電陶瓷電子打火器、鋁鈦酸鉛系材料電子打火器、鋁鈦酸鉛系材料磁性材料磁性材料阿爾法質(zhì)譜儀阿爾法質(zhì)譜儀導(dǎo)體陶瓷導(dǎo)體陶瓷鈉、鋰、氧的離子導(dǎo)體、碳化硅等鈉、鋰、氧的離子導(dǎo)體、碳化硅等半導(dǎo)體陶瓷半導(dǎo)體陶瓷氧化鋅、氧化錫、氧化釩、氧化鋯等過渡金屬元素的氧化物氧化鋅、氧化錫、氧化釩、氧化鋯等過渡金屬元素的氧化物光學(xué)材料光學(xué)材料釔鋁石榴石激光材料、石英、氧化鋁等多組分的光導(dǎo)纖維釔鋁石榴石激光材料、石英、氧化鋁等多組分的光導(dǎo)纖維高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等難熔化合物高溫氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等難熔化合物超硬材料超硬材料

18、人造金剛石、人造紅寶石等人造金剛石、人造紅寶石等生物陶瓷生物陶瓷植入陶瓷、人造牙、人造骨、人造關(guān)節(jié)等植入陶瓷、人造牙、人造骨、人造關(guān)節(jié)等1 1、科學(xué)家認(rèn)為大氣中、科學(xué)家認(rèn)為大氣中COCO2 2增多能引起增多能引起“溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)”，你認(rèn)為目前大氣中，你認(rèn)為目前大氣中的的COCO2 2主要來源是主要來源是A.A.人口增長呼出人口增長呼出COCO2 2增多增多B.B.建筑工業(yè)的發(fā)展使大量碳酸鹽分解建筑工業(yè)的發(fā)展使大量碳酸鹽分解C.C.植物的呼吸與腐爛放出植物的呼吸與腐爛放出COCO2 2D D. .工業(yè)上大量燃燒含碳的燃料工業(yè)上大量燃燒含碳的燃料2.2.下列有關(guān)物質(zhì)用途的敘述，錯誤的是下列有關(guān)物

19、質(zhì)用途的敘述，錯誤的是A.A.鍺與硅相似，也是重要的半導(dǎo)體材料鍺與硅相似，也是重要的半導(dǎo)體材料B.B.二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的重要原料二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的重要原料C.C.水玻璃可用作防腐劑和耐火材料水玻璃可用作防腐劑和耐火材料D D. .石英坩堝可用于熔融石英坩堝可用于熔融NaOHNaOH固體固體3.3.能說明碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)的事實(shí)是能說明碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)的事實(shí)是A.A.COCO2 2通入通入NaNa2 2SiOSiO3 3溶液中生成白色膠狀沉淀溶液中生成白色膠狀沉淀B.SiOB.SiO2 2和和NaNa2 2COCO3 3在高溫下反應(yīng)生成在高溫下反應(yīng)生成NaNa2 2SiOSiO3

20、3和和COCO2 2C.C.碳酸易溶于水，硅酸難溶于水碳酸易溶于水，硅酸難溶于水D.D.碳酸不穩(wěn)定，硅酸較穩(wěn)定碳酸不穩(wěn)定，硅酸較穩(wěn)定 練習(xí)題：練習(xí)題：4.可以肯定溶液中大量存在CO的方法是A.加入AgNO3溶液有白色沉淀產(chǎn)生B.加入稀鹽酸有無色無味氣體放出C.加入MgCl2溶液時有白色沉淀產(chǎn)生，再加入稀鹽酸沉淀溶解，產(chǎn)生可使澄清石灰水變渾濁的無色無味氣體D.加入Ba(OH)2溶液有白色沉淀產(chǎn)生，再加稀鹽酸，反應(yīng)現(xiàn)象如C所述5.用一種試劑鑒別水玻璃，純堿溶液、燒堿溶液，這種試劑是A.Ba(OH)2溶液 B稀硫酸C.BaCl2溶液 D.AgNO3溶液6.將適量CO2氣體分別通入：CaCl2溶液 Na2SiO3溶液 Ca(ClO)2溶液 飽和Na2CO3溶液，溶液中有白色沉淀析出的是 A. B. C. D.237.7.石灰石是許多工業(yè)原料之一，工業(yè)上制取下列物質(zhì)時，一石灰石是許多工業(yè)原料之一，工業(yè)上制取下列物質(zhì)時，一定要用石灰石的是定要用石灰石的是鈉鈉 生石灰生石灰 燒堿燒堿 玻璃玻璃 水泥水泥A.A. B. B.C C. . D. D.8.8.進(jìn)行人工降雨時，可通過飛機(jī)向云層撒布的試劑是進(jìn)行人工降雨時，可通過飛機(jī)向云層撒布的試劑是A.A.干冰干冰 B.B