人教版高一化学无机非金属材料课件.ppt

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1、第三节第三节 无机非金属材料（无机非金属材料（1）硅酸盐工业简述硅酸盐工业简述2021/8/9 星期一1材料的分类和特点材料的分类和特点 材料材料无机非金属材料无机非金属材料金属材料金属材料高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维传统无机非金属材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料新型无机非金属材料水泥、玻璃、陶瓷等水泥、玻璃、陶瓷等 高温结构陶瓷、光导纤维等高温结构陶瓷、光导纤维等 Fe、Cu、Al、合金等、合金等 2021/8/9 星期一2一、硅酸盐材料一、硅酸盐材料 P149是以含硅物质为原料经加热制成的是以含硅物质为原料经加热制成的 1、水泥、水泥 2

2、、玻璃、玻璃 3、陶瓷、陶瓷原料原料主要设备主要设备反应原理反应原理成分成分性能性能水泥中石膏的作用？水泥中石膏的作用？玻璃的种类及加入金属氧化物的作用？玻璃的种类及加入金属氧化物的作用？陶瓷的分类？陶瓷的分类？陶都？瓷都？彩釉？陶都？瓷都？彩釉？P1512021/8/9 星期一3一、水泥：一、水泥：1 1、主要原料：粘土和石灰石、主要原料：粘土和石灰石 2 2、主要设备：、主要设备：3 3、生产过程：生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石、生产过程：生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸盐水泥膏研成粉末得普通硅酸盐水泥 辅助原料：石膏辅助原料：石膏作用是调节水泥硬化速度作用是调节水泥

3、硬化速度4 4、反应原理：复杂的物理、化学变化、反应原理：复杂的物理、化学变化 5 5、主要成分：硅酸三钙、主要成分：硅酸三钙(3CaO(3CaOSiOSiO2 2)、硅酸二钙硅酸二钙(2CaO(2CaOSiOSiO2 2)、铝酸三钙、铝酸三钙(3CaO(3CaOAlAl2 2O O3 3)等等 6 6、主要性能：、主要性能：水硬性水硬性 7 7、主要用途：建筑、修路。、主要用途：建筑、修路。如：水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土如：水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土 水泥回转窑水泥回转窑水泥的标号水泥的标号2021/8/9 星期一4二、玻璃二、玻璃1 1、原、原 料：纯碱、石灰石和石英料：纯碱、石灰石和

4、石英 2 2、主要设备：玻璃熔炉、主要设备：玻璃熔炉 3、生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却、生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 5、主要成分：、主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 （Na2OCa2O6SiO2）6、主要性能：玻璃态物质，没有固定的熔点，在一、主要性能：玻璃态物质，没有固定的熔点，在一 定温度范围内逐渐软化。定温度范围内逐渐软化。4、反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应、反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应高温高温高温高温2021/8/9 星期一5

5、种种 类类特特 性性用用 途途普通玻璃普通玻璃在在较较高温度下易高温度下易软软化化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃石英玻璃膨膨胀胀系数小，耐酸碱，系数小，耐酸碱，强强度大，度大，滤滤光光化学化学仪仪器；高器；高压压水水银银灯、灯、紫外灯等的灯壳；光紫外灯等的灯壳；光导导纤维纤维、压电压电晶体等晶体等光学玻璃光学玻璃透光性能好，有折光和透光性能好，有折光和色散性色散性眼眼镜镜片；照相机、片；照相机、显显微微镜镜、望、望远镜远镜用凹凸透用凹凸透镜镜等光学等光学仪仪器器玻璃玻璃纤维纤维耐腐耐腐蚀蚀、不怕、不怕烧烧、不、不导导电电、不吸水、隔、不吸水、隔热热、吸、吸声、防虫蛀声

6、、防虫蛀太空太空飞飞行行员员的衣服、的衣服、玻璃玻璃钢钢等等钢钢化玻璃化玻璃耐高温、耐腐耐高温、耐腐蚀蚀、强强度度大、大、质轻质轻、抗震裂、抗震裂运运动动器材；微波通器材；微波通讯讯器材器材;汽汽车车、火、火车车窗玻璃等窗玻璃等几种特种玻璃几种特种玻璃2021/8/9 星期一6三、陶瓷三、陶瓷(China)(China)1 1、主要原料：粘土、主要原料：粘土 2 2、传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却、传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却 3 3、反应原理：复杂的物理、化学变化、反应原理：复杂的物理、化学变化 4 4、主要成分：硅酸盐、主要成分：硅酸盐 5 5、主要特性：抗氧化、

7、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。易成型等优点。现在，景德镇的陶瓷工艺已经完全电气化了，考现在，景德镇的陶瓷工艺已经完全电气化了，考虑到环境保护、降低制作成本和提高成功率等方面因虑到环境保护、降低制作成本和提高成功率等方面因素，不论是仿古陶瓷、艺术瓷类，还是日用陶瓷的瓷素，不论是仿古陶瓷、艺术瓷类，还是日用陶瓷的瓷器都在电脑的控制下用汽窑烧制而成。器都在电脑的控制下用汽窑烧制而成。2021/8/9 星期一7、陶瓷主要种类：、陶瓷主要种类：土器：砖瓦土器：砖瓦(自然冷却，自然冷却，FeFe2 2O O3 3含量较多含量较多)(淋水冷却，淋水冷却，

8、FeFe3 3O O4 4、FeOFeO较多较多)陶器：陶器：彩陶彩陶江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑瓷器：瓷器：碗盘碗盘茶具茶具收藏珍品收藏珍品炻器：炻器：水缸、砂锅水缸、砂锅瓷都景德镇瓷都景德镇注：注：彩釉彩釉搪瓷不属于陶瓷搪瓷不属于陶瓷红瓦红瓦青瓦青瓦2021/8/9 星期一8水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷主要原料主要原料石灰石石灰石.粘土粘土石英石英.纯碱纯碱石灰石石灰石粘土粘土主要设备主要设备回转炉回转炉玻璃熔炉玻璃熔炉陶瓷窑陶瓷窑反应条件反应条件高温高温高温高温高温高温反应原理反应原理复杂的物理、复杂的物理、化学变化化学变化Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+

9、CO2 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2复杂的物理复杂的物理化学变化化学变化主要成分主要成分3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3Na2SiO3CaSiO3SiO2成分复杂成分复杂特性特性水硬性水硬性玻璃态物质玻璃态物质抗氧化抗氧化.酸碱酸碱.腐蚀腐蚀耐高温耐高温.绝缘绝缘水泥、玻璃、陶瓷生产比较水泥、玻璃、陶瓷生产比较2021/8/9 星期一92021/8/9 星期一102021/8/9 星期一112021/8/9 星期一122021/8/9 星期一132021/8/9 星期一142021/8/9 星期一152021/8/9 星期一162021/8/9 星期一17 西周

10、原始瓷尊唐三彩骑驼人俑 唐三彩红立马2021/8/9 星期一182021/8/9 星期一192021/8/9 星期一202021/8/9 星期一212021/8/9 星期一22下列物质：下列物质：水泥水泥 玻璃玻璃 陶瓷陶瓷 水晶，水晶，其中属于硅酸盐工业产品的是其中属于硅酸盐工业产品的是()A 只有只有 B 只有只有 C 全部全部 D 只有只有D2021/8/9 星期一23课堂练习课堂练习在玻璃、水泥工业生产中，都需要的原在玻璃、水泥工业生产中，都需要的原料是（料是（）。）。石灰石石灰石纯碱纯碱粘土粘土石英石英 A2021/8/9 星期一24下列物质属于纯净物的是下列物质属于纯净物的是水玻璃

11、水玻璃 水泥水泥 玻璃玻璃 漂白粉漂白粉 胆矾胆矾 氯水氯水 液氯液氯 ()A、B、C、D、D2021/8/9 星期一25与钢化玻璃成分相同的是与钢化玻璃成分相同的是 ()A 有色玻璃有色玻璃 B 普通玻璃普通玻璃 C 石英玻璃石英玻璃 D 光学玻璃光学玻璃B2021/8/9 星期一26将固体烧碱熔化，应选择的坩埚是将固体烧碱熔化，应选择的坩埚是 ()A 石英坩埚石英坩埚 B 瓷坩埚瓷坩埚 C 铁坩埚铁坩埚 D 玻璃坩埚玻璃坩埚C2021/8/9 星期一27下列各组物质中不起反应的是下列各组物质中不起反应的是 ()ASiO2与纯碱共熔与纯碱共熔 BCO2通入通入Na2SiO3溶液溶液CSiO2

12、与大理石共熔与大理石共熔DSiO2和浓和浓H2SO4共热共热D2021/8/9 星期一28制取制取4.78t玻璃玻璃(化学式表示为：化学式表示为：Na2OCaO6SiO2)，同时能产生标况，同时能产生标况下下CO2气体的体积是多少？气体的体积是多少？解解：n(Na2OCaO6SiO2)=4.78106g/478g.mol-1=1x104mol由由元素守恒元素守恒得得n(Na2CO3)=n(CaCO3)=n(Na2OCaO6SiO2)=1x104moln(CO2)=n(Na2CO3)+n(CaCO3)=2x104molV(CO2)=22.4L/mol2x104mol=448x103L=448m3

13、2021/8/9 星期一29课时讲义课时讲义：例例1、2、32021/8/9 星期一30第三节第三节 无机非金属材料（无机非金属材料（2）硅酸盐工业简述硅酸盐工业简述课堂复习课堂复习:1、玻璃、水泥、陶瓷的原料分别是什么？、玻璃、水泥、陶瓷的原料分别是什么？水泥、玻璃各有何重要性能？水泥、玻璃各有何重要性能？2、主要成分：光学玻璃、石英玻璃、钢化玻、主要成分：光学玻璃、石英玻璃、钢化玻 璃、钴玻璃？璃、钴玻璃？3、写出玻璃窑中的两个重要反应、写出玻璃窑中的两个重要反应二二 新型无机非金属材料新型无机非金属材料2021/8/9 星期一31(一一)传统无机非金属材料与新型材料的比较传统无机非金属材

14、料与新型材料的比较P152:填讲义填讲义 1传统的硅酸盐材料有什么优、缺点？传统的硅酸盐材料有什么优、缺点？优点：抗腐蚀、耐高温；优点：抗腐蚀、耐高温；缺点：质脆、经不起热冲击。缺点：质脆、经不起热冲击。2新型无机非金属材料有哪些特性？新型无机非金属材料有哪些特性？承受高温，强度高。承受高温，强度高。具有光学特性。具有光学特性。具有电学特性。具有电学特性。具有生物功能。具有生物功能。2021/8/9 星期一322、新型无机非金属材料的特性、新型无机非金属材料的特性1.能承受高温、强度高。能承受高温、强度高。例如：氮化硅陶瓷在例如：氮化硅陶瓷在1200左右的高温下，左右的高温下，仍具有很高的强度

15、，可用来制造汽轮机叶片、仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。轴承、永久性模具等。2021/8/9 星期一332.具有电学特性，一些新型无机非金属材料具有电学特性，一些新型无机非金属材料可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝缘性材料常被用于集成电路的基板。缘性材料常被用于集成电路的基板。2021/8/9 星期一343.具有光学特性。有些新型无机非金属具有光学特性。有些新型无机非金属材料能发出各色的光，有的能透过可见材料能发出各色的光，有的能透过可见光，有的能使红外线、雷达射线穿过。光，有的能使红外线、雷达射线穿过。处于高温下的光导纤维

16、2021/8/9 星期一354.具有生物特性。有些新型无机非金属具有生物特性。有些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水，对人体材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植入人体组织有较好的适应性，可直接植入人体内，用这类材料制成的人造牙齿、人造内，用这类材料制成的人造牙齿、人造骨骼，已被应用在医疗上。骨骼，已被应用在医疗上。人造关节2021/8/9 星期一36两种新型无机非金属材料简介两种新型无机非金属材料简介P153:填讲义填讲义1、高温结构陶瓷、高温结构陶瓷?特点？特点？a.氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷？高高压压钠钠灯灯2021/8/9 星期一37氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷氧化铝陶

17、瓷（人造刚玉）氧化铝陶瓷（人造刚玉）主要特性主要特性高熔点；高熔点；高硬度；高硬度；可制成透可制成透明陶瓷；明陶瓷；无毒、不溶于水，强度无毒、不溶于水，强度高；高；对人体有较好的适应性对人体有较好的适应性 主要用途主要用途高级耐火材料，刚玉球磨机；高压高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等造心瓣膜、人造关节等2021/8/9 星期一382.氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷主要特性主要特性超硬度，耐磨损；超硬度，耐磨损；抗腐蚀，抗腐蚀，高温时也抗氧化；高温时也抗氧化；抗冷热冲击抗冷热冲击而不碎裂；而不碎裂；耐高温且不易传热；耐高温且不易

18、传热；本身具有润滑性本身具有润滑性 HF?主要用途主要用途制造轴承、汽轮机叶片、机械密制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。封环、永久性模具等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的用于制造柴油机中发动机部件的受热面等受热面等2021/8/9 星期一39陶陶瓷瓷轴轴承承2021/8/9 星期一40陶瓷机械零件2021/8/9 星期一412021/8/9 星期一42B、光导纤维、光导纤维光导纤维（光导纤维（二氧化硅二氧化硅）主要特性主要特性抗干扰性能好，不发生辐射；抗干扰性能好，不发生辐射；通讯质量好；通讯质量好；质量轻、耐腐蚀质量轻、耐腐蚀能否铺在碱性土壤中？能否铺在碱性土壤中

19、？主要用途主要用途用于通讯外，还用于医疗、信息用于通讯外，还用于医疗、信息处理、遥测遥控等处理、遥测遥控等2021/8/9 星期一43光光导导纤纤维维手手术术头头灯灯2021/8/9 星期一44光纤面板2021/8/9 星期一45光导纤维的视频转到下一页2021/8/9 星期一46光纤光缆光纤光缆 普通电缆普通电缆 信息量大，信息量大，信息量大，信息量大，每根光缆上理论上可同每根光缆上理论上可同时通过时通过10亿路电话亿路电话 8管同轴电缆每条通话管同轴电缆每条通话1800路路 原料来源广（石英玻璃）原料来源广（石英玻璃），节约有色金属，节约有色金属 资源较少资源较少 质量小，每质量小，每km

20、27g，不，不怕腐蚀，铺设方便怕腐蚀，铺设方便 每每km1.6t 成本低，每成本低，每km 10 000元左右元左右 普通光缆每普通光缆每km 200 000元左右元左右 性能好，抗电磁干扰保性能好，抗电磁干扰保密性强密性强，能防窃听，不，能防窃听，不发生电辐射发生电辐射 2021/8/9 星期一47新材料发展趋势新材料发展趋势（1）高分子材料。）高分子材料。（2）特种陶瓷。高强高温结构陶瓷、电工电子功能）特种陶瓷。高强高温结构陶瓷、电工电子功能陶瓷和复合陶瓷是新材料中普遍注重的发展方向。陶瓷和复合陶瓷是新材料中普遍注重的发展方向。（3）功能材料。这是新材料中发展很快的一个重要）功能材料。这是

21、新材料中发展很快的一个重要方向，如半导体、激光、红外、超导、电子、磁性、方向，如半导体、激光、红外、超导、电子、磁性、发光、液晶、换能、传感材料等，品种繁多，前景发光、液晶、换能、传感材料等，品种繁多，前景广阔。广阔。2021/8/9 星期一48（4）能源材料。）能源材料。（5）高性能、高强度结构材料。）高性能、高强度结构材料。（6）复合材料。纤维增强型、弥散粒子型、叠）复合材料。纤维增强型、弥散粒子型、叠层复合型复合材料以及碳纤维、石墨纤维、硼层复合型复合材料以及碳纤维、石墨纤维、硼纤维、金属纤维、晶须的研制发展，将使被称纤维、金属纤维、晶须的研制发展，将使被称为为21世纪材料世纪材料复合材

22、料更放光彩。复合材料更放光彩。（7）金属新材料。非晶态金属）金属新材料。非晶态金属(金属玻璃金属玻璃)、记、记忆合金、防振合金、超导合金和金属氢等。忆合金、防振合金、超导合金和金属氢等。2021/8/9 星期一49（8）极限材料。）极限材料。（9）原子分子设计材料。）原子分子设计材料。（10）稀土材料。稀土金属在激光、荧光、磁性、）稀土材料。稀土金属在激光、荧光、磁性、红外、微波、核能、特种陶瓷以及化工材料中，红外、微波、核能、特种陶瓷以及化工材料中，有奇异的性能，稀土材料已成为重要的开发领域。有奇异的性能，稀土材料已成为重要的开发领域。我国稀土资源储量居世界首位，因此稀土的开发对我国稀土资源

23、储量居世界首位，因此稀土的开发对我国更为重要。我国更为重要。2021/8/9 星期一50P154 人造宝石的成分？用途？人造宝石的成分？用途？2021/8/9 星期一51练习：练习：1、有一种陶瓷，也是一种新型无机、有一种陶瓷，也是一种新型无机非金属材料，它可用于制造人造骨骼，这非金属材料，它可用于制造人造骨骼，这是利用这类材料的（是利用这类材料的（）。）。耐高温的特性耐高温的特性电学特性电学特性 光学特性光学特性生物功能生物功能 D2021/8/9 星期一522、我国及美国、日本等国家都已研制出、我国及美国、日本等国家都已研制出了一种陶瓷柴油机。这种柴油机的发动了一种陶瓷柴油机。这种柴油机的

24、发动机部件的受热面是用一种耐高温且不易机部件的受热面是用一种耐高温且不易传热的材料制造的，这种材料是传热的材料制造的，这种材料是 （）A 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷 B 氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷 C 光导纤维光导纤维 D 玻璃钢玻璃钢B2021/8/9 星期一533、光纤通信、光纤通信70年代后期发展起来的一种新型年代后期发展起来的一种新型通信技术，目前长距离光纤通信系统已投入通信技术，目前长距离光纤通信系统已投入使用，光纤通信的光学纤维是由下列哪种物使用，光纤通信的光学纤维是由下列哪种物质经特殊工艺制成的质经特殊工艺制成的 ()A 碳碳 B 石英石英 C 锗锗 D 硅硅B2021/8/9 星期一544

25、、下列哪些材料是新型无机材料、下列哪些材料是新型无机材料 氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷 氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷 碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷 氮化铝陶瓷氮化铝陶瓷 氮化钛陶瓷氮化钛陶瓷 硅化硼陶瓷硅化硼陶瓷 二硅化铜陶瓷二硅化铜陶瓷 ()A B C D 全部全部D2021/8/9 星期一555、碳化硼、碳化硼(43)陶瓷硬度大、熔点高，陶瓷硬度大、熔点高，具有化学惰性。据此判断，下列不能作具有化学惰性。据此判断，下列不能作为碳化硼陶瓷用途的是（为碳化硼陶瓷用途的是（）。）。作耐磨材料作耐磨材料作润滑材料作润滑材料 制切削工业制切削工业制耐腐蚀材料制耐腐蚀材料B2021/8/9 星期一566、氮化硅是一种高温陶瓷

26、材料，它的硬度大、氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高、化学性质稳定，工业上普遍采用熔点高、化学性质稳定，工业上普遍采用高纯硅高纯硅与纯氮与纯氮在在1300时反应获得。时反应获得。(1)根据性质，推根据性质，推测氮化硅陶瓷的用途是测氮化硅陶瓷的用途是_ 制气轮机叶制气轮机叶.制制有色金属有色金属.制永久性模具制永久性模具.制造柴油机。制造柴油机。(2)写写出出N的原子结构示意图的原子结构示意图_，根据元素周期律知识，根据元素周期律知识，请写出氮化硅的化学式请写出氮化硅的化学式_ (3)氮化硅陶瓷抗腐氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其他无机酸反应，蚀能力强，除氢氟酸外，它不与其

27、他无机酸反应，试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式试推测该陶瓷被氢氟酸腐蚀的化学方程式_ (4)现用四氯化硅和氮现用四氯化硅和氮气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较气在氢气气氛保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为高纯度的氮化硅，反应的化学方程式为_。Si3N4ACDSi3N4+12HF3SiF44NH3 3SiCl4+2N2+6H2 =Si3N412HCl2021/8/9 星期一577、“911”，美国世贸大厦轰然倒下。在清理，美国世贸大厦轰然倒下。在清理废渣中，人们发现有很多石棉。石棉是一种具有废渣中，人们发现有很多石棉。石棉是一种具有压伸强度大，柔韧性强、

28、耐热、耐火焰、耐酸和压伸强度大，柔韧性强、耐热、耐火焰、耐酸和耐碱的腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐。石棉有毒，耐碱的腐蚀，而且价格低廉的硅酸盐。石棉有毒，能使人患肺癌，能使人患肺癌，(1)有一种石棉叫做矿青石棉，其有一种石棉叫做矿青石棉，其化学式为化学式为Na2Fe5Si8H2O24。写成氧化物形式的化。写成氧化物形式的化学式为学式为_ (2)三硅酸镁是一种胃病患者常用的抑酸剂，试写三硅酸镁是一种胃病患者常用的抑酸剂，试写出三硅酸镁出三硅酸镁(Mg2Si3O8nH2O)中和胃酸中和胃酸(主要成分主要成分为盐酸为盐酸)的化学反应方程式的化学反应方程式_。Na2O3FeOFe2O38Si2H2 Mg2Si3O8nH2O4HCl2MgCl23SiO2 （n+2）H2O 2021/8/9 星期一582021/8/9 星期一59