2022-2023學(xué)年人教版必修二 5.3 無(wú)機(jī)非金屬材料 課件（22張）

1、第五章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第三節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料 材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類使用的材料除了金屬材料，還有無(wú)機(jī)非金屬材料等。從組成上看，許多無(wú)機(jī)非金屬材料含有硅、氧等元素，具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點(diǎn)，以及特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能。隨著工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展對(duì)材料性能要求的提高，一批新型無(wú)機(jī)非金屬材料相繼誕生，成為航空、航天、信息和新能源等高技術(shù)領(lǐng)域必需的材料。材料按照化學(xué)組成和特性來(lái)分：無(wú)機(jī)非金屬材料金屬材料高分子材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料塑料、合成橡膠、合成纖維1.概念：由 組成的化合物的總稱。（一）硅酸鹽的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：一、硅酸鹽材料3.性質(zhì)：2.結(jié)構(gòu)

2、：在硅酸鹽中硅原子和氧原子構(gòu)成了硅氧四面體，如圖所示，四面體通過(guò)頂角的氧彼此相連，每個(gè)氧原子為2個(gè)四面體所共有。多數(shù)具有硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。Na2SiO3水溶液俗稱：水玻璃、泡花堿相對(duì)穩(wěn)定、不能燃燒、不易被腐蝕用途：制備硅膠、木材防火劑、 肥皂填充劑、黏膠劑特性：水溶液有黏性硅、氧和金屬4.表示方法：化學(xué)式法 適用于簡(jiǎn)單的硅酸鹽如：Na2SiO3、 CaSiO3等。氧化物法 活潑金屬氧化物較活潑金屬氧化物二氧化硅水。系數(shù)：除氧元素外，其他元素按配置前后原子個(gè)數(shù)守恒原則。硅酸鈉：Na2SiO3 Na2OSiO2 硅酸鈣：CaSiO3 CaOSiO2無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷

3、水泥玻璃陶瓷：原料黏土玻璃：原料純堿、石灰石和石英 水泥：原料黏土和石灰石； 加適量石膏 （二）硅酸鹽產(chǎn)品：陶瓷、玻璃、水泥原料：純堿、石灰石、石英 設(shè)備：玻璃窯 條件：高溫熔融主要成份：硅酸鈉、硅酸鈣、二氧化硅主要反應(yīng)：高溫SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2高溫1.玻璃有色玻璃鋼化玻璃普通玻璃加熱近熔化再急速冷卻加入不同的金屬氧化物水泥原料：黏土、石灰石、石膏設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯條件：煅燒主要成份： 硅酸三鈣 硅酸二鈣 鋁酸三鈣等用途：石膏是用來(lái)調(diào)節(jié)水泥的硬化速度。2.水泥陶器瓷器原料：黏土 條件：高溫?zé)Y(jié)3.陶瓷（一）硅（Si）的存在、結(jié)構(gòu)

4、、性質(zhì) ，制備二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料存在原子結(jié)構(gòu)示意圖周期表中位置含量存在形態(tài)地殼中居第 位 二氧化物和硅酸鹽第三周期A族單質(zhì)硅是應(yīng)用最為廣泛的 材料；高溫下，硅能與氧氣反應(yīng)生成 ，與氯氣反應(yīng)生成 。半導(dǎo)體SiO2SiCl4(3) 與 F2反應(yīng) 化學(xué)性質(zhì)(2) 與氫氟酸反應(yīng)(1) 與強(qiáng)堿反應(yīng)常溫下Si + 2F2 = SiF4Si + 4HF = SiF4 + 2H2 Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2(4) 與 O2反應(yīng) 化學(xué)性質(zhì)(5) 與氯氣反應(yīng)(6) 與碳反應(yīng)高溫下Si + O2 = SiO2Si + 2Cl2 = SiCl4高溫Si + C = SiC高溫

5、硅的用途集成電路 晶體管Si導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間,是良好的半導(dǎo)體材料,硅是信息技術(shù)的關(guān)鍵材料.用來(lái)制造集成電路、晶體管等半導(dǎo)體器件，還可用來(lái)制成太陽(yáng)能電池。硅的合金用來(lái)制造變壓器鐵芯、耐酸設(shè)備等。硅太陽(yáng)能電池電腦中央處理器（CPU）硅的制備SiO2+2C = Si+2CO (粗硅)高溫若C過(guò)量： SiO2+3C = SiC + 2CO 高溫碳化硅(俗名：金剛砂)氧化劑/還原劑=1/2（二）二氧化硅1.二氧化硅（ SiO2）存在形式結(jié)晶形（石英晶體）無(wú)定形硅藻土水晶瑪瑙二氧化硅的存在 石英、水晶、瑪瑙有何區(qū)別？硅石二氧化硅廣泛存在于自然界中，與其他礦物共同構(gòu)成了巖石。在自然界中有較純的水晶

6、，含有少量雜質(zhì)的石英、瑪瑙和普遍存在的沙子，還有無(wú)定形的硅藻土。SiO2的晶體結(jié)構(gòu)晶體Si的結(jié)構(gòu)硅和SiO2都是正四面體結(jié)構(gòu)性質(zhì)很穩(wěn)定2.二氧化硅（ SiO2）的晶體結(jié)構(gòu)化學(xué)性質(zhì)：是酸性氧化物 能與堿反應(yīng) 能與堿性氧化物反應(yīng) 能與氫氟酸反應(yīng)（特性）3.二氧化硅的物理、化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)： 白色或無(wú)色、熔沸點(diǎn)高、 硬度大、不溶于水SiO22NaOH=Na2SiO3H2OSiO24HF=SiF42H2O SiO2CaO = CaSiO3高溫高溫下，SiO2能與部分鹽反應(yīng)弱氧化性：SiO22C = 2CO + Si高溫 二氧化碳 二氧化硅 狀態(tài)水溶性化學(xué)性質(zhì)與水反應(yīng)與堿反應(yīng)與堿性氧化物反應(yīng)與酸反應(yīng)用

7、途CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+Na2O=Na2CO3CO2+CaO=CaCO3不反應(yīng)SiO22NaOH=Na2SiO3H2O固 態(tài)溶于水氣 態(tài)難溶于水SiO24HF=SiF42H2O 人工降雨，滅火等 裝飾、石英坩堝、光纖CO2+H2O H2CO3SiO2CaO = CaSiO3高溫【歸納總結(jié)】(三)新型陶瓷1. 主要特性：在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面具有很多新的特性和功能。2. 舉例：如 陶瓷，硬度大，可用作 的磨料，具有優(yōu)異的 性能，用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料等。（四）碳納米材料1.富勒烯主要特性由碳原子構(gòu)成的 的總稱，性質(zhì)穩(wěn)定。用途為納米科學(xué)提供重要的研究

8、對(duì)象，用C60作車輪的“納米汽車”。2.碳納米管主要特性：比表面積大，有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能。用途：生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等。3.石墨烯主要特性：電阻率低、熱導(dǎo)率高、強(qiáng)度高。用途：廣泛應(yīng)用于光電器件、超級(jí)電容器、電池和復(fù)合材料等。1“九秋風(fēng)露越窯開(kāi)，奪得千峰翠色來(lái)”是贊譽(yù)越窯秘色青瓷的詩(shī)句，描繪我國(guó)古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是()A玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品B制水泥的原料為純堿、石灰石和石英砂C硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高D沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽C【當(dāng)堂檢測(cè)】2近年來(lái)科學(xué)家制造出大量的新物質(zhì)，對(duì)下列三種物質(zhì)的相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）A石墨烯具有良好的導(dǎo)電性B上述三種物質(zhì)與金剛石互為同素異形體C石墨