江西省鹰潭市第一中学人教高中化学选修化学与技术无机非金属材料时学习教案.pptx
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1、会计学1江西省鹰潭市第一中学江西省鹰潭市第一中学(zhngxu)人教高人教高中化学选修中化学选修化学与技术化学与技术无机非金属材料无机非金属材料时时第一页,共35页。2023/2/272第三章第三章 化学化学(huxu)(huxu)与材料的与材料的发展发展第一节第一节 无机无机(wj)(wj)非金属材料非金属材料第第2 2课时课时(ksh)(ksh)新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列选修选修2 2 化学与技术化学与技术第1页/共35页第二页,共35页。2023/2/273教学教学(jio xu)目标目标n n1 1 1 1、了解传统、了解传统、了解传统、了解传统(chun
2、tng)(chuntng)(chuntng)(chuntng)的硅酸盐工业的生产特的硅酸盐工业的生产特的硅酸盐工业的生产特的硅酸盐工业的生产特点,知道其生产原理和产品的主要成分。点,知道其生产原理和产品的主要成分。点,知道其生产原理和产品的主要成分。点,知道其生产原理和产品的主要成分。n n2 2 2 2、能举例说明无机非金属材料的特点。能举例说明无机非金属材料的特点。能举例说明无机非金属材料的特点。能举例说明无机非金属材料的特点。n n3 3 3 3、讨论社会发展和科技进步对材料的要求,认讨论社会发展和科技进步对材料的要求,认讨论社会发展和科技进步对材料的要求,认讨论社会发展和科技进步对材料
3、的要求,认识化学对材料科学发展的促进作用。识化学对材料科学发展的促进作用。识化学对材料科学发展的促进作用。识化学对材料科学发展的促进作用。新型新型(xnxng)无机非金属材料无机非金属材料第2页/共35页第三页,共35页。2023/2/274定定 义:义:特特 性:性:种种 类:类:具有特殊具有特殊(tsh)结构和特殊结构和特殊(tsh)功能(性质)的新材料。功能(性质)的新材料。能承受高温、强度大:氮化硅陶瓷(耐能承受高温、强度大:氮化硅陶瓷(耐1200OC)具有光学特性:光导纤维具有光学特性:光导纤维(undoxinwi)具有电学特性:具有电学特性:K3C60超导体超导体具有生物功能:如具
4、有生物功能:如Ca3(PO4)2系陶瓷系陶瓷用用 途:途:氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷(toc)光导纤维光导纤维医学、日常生活、交通、通讯、机械、建筑医学、日常生活、交通、通讯、机械、建筑航空、航天等航空、航天等二、新型无机非金属材料二、新型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第3页/共35页第四页,共35页。2023/2/275传统传统传统传统(chunt(chunt ng)ng)无机非金属材料与新无机非金属材料与新无机非金属材料与新无机非金属材料与新型材料的比较型材料的比较型材料的比较型材料的比较传统的硅酸盐材料传统的硅酸盐材料(cilio)(cilio)优、缺点优、缺点优点优点(y
5、udin)(yudin):抗腐蚀、耐高温;: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。新型无机非金属材料特性新型无机非金属材料特性承受高温,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。新型无机非金属材料新型无机非金属材料第4页/共35页第五页,共35页。2023/2/276新型无机新型无机(wj)非非金属材料金属材料的特性的特性n n(1).能承受高温、强度高。能承受高温、强度高。n n例如:氮化硅陶瓷例如:氮化硅陶瓷(toc)在在1200左右的高温下,仍具有很左右的高温下,仍具有很高的强度,可用来制造
6、汽轮机叶高的强度,可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。片、轴承、永久性模具等。新型新型(xnxng)无机非金属材料无机非金属材料第5页/共35页第六页,共35页。2023/2/277n n(2).具有电学特性,一些新型具有电学特性,一些新型无机非金属材料无机非金属材料(cilio)可以作可以作为半导体、导体、超导体等,一为半导体、导体、超导体等,一些绝缘性材料些绝缘性材料(cilio)常被用于常被用于集成电路的基板。集成电路的基板。新型新型(xnxng)无机非金属材料无机非金属材料第6页/共35页第七页,共35页。2023/2/278n n(3).具有光学具有光学(gungxu)特性。特
7、性。有些新型无机非金属材料能发出有些新型无机非金属材料能发出各色的光,有的能透过可见光,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。有的能使红外线、雷达射线穿过。新型新型(xnxng)无机非金属材料无机非金属材料第7页/共35页第八页,共35页。2023/2/279n n(4 4).具有生物特性。有些新型无机非金属材料具有生物特性。有些新型无机非金属材料具有生物特性。有些新型无机非金属材料具有生物特性。有些新型无机非金属材料(cilio)(cilio)强度高、强度高、强度高、强度高、无毒、不溶于水,对人体组织有较好的适应性,可直接植入人体内,无毒、不溶于水,对人体组织有较好的适应
8、性,可直接植入人体内,无毒、不溶于水,对人体组织有较好的适应性,可直接植入人体内,无毒、不溶于水,对人体组织有较好的适应性,可直接植入人体内,用这类材料用这类材料用这类材料用这类材料(cilio)(cilio)制成的人造牙齿、人造骨骼,已被应用在医疗制成的人造牙齿、人造骨骼,已被应用在医疗制成的人造牙齿、人造骨骼,已被应用在医疗制成的人造牙齿、人造骨骼,已被应用在医疗上。上。上。上。新型新型(xnxng)无机非金属材料无机非金属材料第8页/共35页第九页,共35页。2023/2/2710新新 型型 陶陶 瓷瓷 材材 料料习惯上把陶瓷习惯上把陶瓷(ceramics)分为传统陶瓷和特种分为传统陶瓷
9、和特种(tzhng)陶瓷。陶瓷。传统陶瓷是以粘土、长石、石英等天然矿物为传统陶瓷是以粘土、长石、石英等天然矿物为原料经烧结而成的。原料经烧结而成的。特种特种(tzhng)陶瓷是以人工合成的氧化物、陶瓷是以人工合成的氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物超细微粒为原料氮化物、碳化物、硅化物、硼化物超细微粒为原料特制而成。又称精细陶瓷、精密陶瓷。特制而成。又称精细陶瓷、精密陶瓷。新型新型(xnxng)陶瓷陶瓷第9页/共35页第十页,共35页。2023/2/2711碳化硅碳化硅SiC,俗称金刚砂。熔点俗称金刚砂。熔点(rngdin)高高(2450),硬度硬度大大(9.2),是重要的工业磨料。是重要的
10、工业磨料。如其中掺入某些杂质如其中掺入某些杂质,会使之会使之出现半导体出现半导体,作为高温半导体作为高温半导体,用于电热元件。作为高温结构用于电热元件。作为高温结构陶瓷陶瓷,日益受到人们的重视。日益受到人们的重视。它最适宜的应用领域是高温、它最适宜的应用领域是高温、耐磨和耐蚀的环境耐磨和耐蚀的环境,现已用作现已用作火箭喷嘴火箭喷嘴,热电偶保护管热电偶保护管,热交热交换器和耐磨、耐蚀的零件。换器和耐磨、耐蚀的零件。碳化硅制成的涡轮叶片(ypin)1 1、新型、新型(xnxng)(xnxng)陶瓷陶瓷新型陶瓷新型陶瓷第10页/共35页第十一页,共35页。2023/2/2712氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷(
11、Si3N4)是灰白色固体,硬是灰白色固体,硬度为度为9,是最硬的材,是最硬的材料料(cilio)之一。之一。它的导热性好且膨它的导热性好且膨胀系数小,可经受胀系数小,可经受低温高温、骤冷骤低温高温、骤冷骤热反复上千次的变热反复上千次的变化而不破坏,因此化而不破坏,因此是十分理想的高温是十分理想的高温结构材料结构材料(cilio)。新型新型(xnxng)陶瓷陶瓷第11页/共35页第十二页,共35页。2023/2/2713n n 科技人员发现,如果用耐高温的陶瓷,如氮化硅陶科技人员发现,如果用耐高温的陶瓷,如氮化硅陶瓷等代替合金钢制造陶瓷发动机,其工作温度可达瓷等代替合金钢制造陶瓷发动机,其工作温
12、度可达1300130015001500。美国军方曾做过一次有趣的实验:在演习场美国军方曾做过一次有趣的实验:在演习场200200米跑道米跑道的起跑线上,停放着两辆坦克,一辆装有的起跑线上,停放着两辆坦克,一辆装有500500马力的钢马力的钢质发动机,而另一辆装有同样马力的陶瓷发动机。陶质发动机,而另一辆装有同样马力的陶瓷发动机。陶瓷发动机果然身手不凡,那辆坦克仅用了瓷发动机果然身手不凡,那辆坦克仅用了1919秒钟就首秒钟就首先到达终点,而钢质发动机坦克在充分预热运转后,先到达终点,而钢质发动机坦克在充分预热运转后,用了用了2626秒才跑完全秒才跑完全(wnqun)(wnqun)程。其奥秘就在于
13、陶瓷发程。其奥秘就在于陶瓷发动机的热效率高,不仅可节省动机的热效率高,不仅可节省3030的热能,而且工作的热能,而且工作功率比钢质发动机提高功率比钢质发动机提高4545以上。另外,陶瓷发动机以上。另外,陶瓷发动机无需水冷系统,其密度也只有钢的一半左右,这对减无需水冷系统,其密度也只有钢的一半左右,这对减小发动机自身重量也有重要意义。小发动机自身重量也有重要意义。新型新型(xnxng)陶瓷陶瓷第12页/共35页第十三页,共35页。2023/2/2714氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷(toc)性性 能能 用用 途途 熔点熔点(rngdin(rngdin)高高 坩埚坩埚(gngu)(gngu)、高温炉管高温炉
14、管 硬度大硬度大 刚玉球磨机刚玉球磨机 透明、耐高温透明、耐高温 高压钠灯灯管高压钠灯灯管 新型陶瓷新型陶瓷第13页/共35页第十四页,共35页。2023/2/2715高纯氧化铝透明高纯氧化铝透明(tumng)陶瓷管陶瓷管新型新型(xnxng)陶瓷陶瓷第14页/共35页第十五页,共35页。2023/2/2716高压高压(goy)钠钠灯灯新型新型(xnxng)陶瓷陶瓷第15页/共35页第十六页,共35页。2023/2/27171 1、新兴、新兴(xnxng)(xnxng)陶瓷材料具有那些优良陶瓷材料具有那些优良的性能?的性能?2 2、碳化硅结构同硅相似,分析其可能的性、碳化硅结构同硅相似,分析其
15、可能的性质。质。3 3、写出制取碳化硅、氮化硅的化学反应方、写出制取碳化硅、氮化硅的化学反应方程式。程式。SiOSiO2 2+3C=SiC+2CO+3C=SiC+2CO3Si+2N3Si+2N2 2=Si=Si3 3N N4 43SiCl3SiCl4 4+2N+2N2 2+6H+6H2 2=Si=Si3 3N N4 4+12HCl+12HCl原子原子(yunz)晶体晶体新型陶瓷新型陶瓷第16页/共35页第十七页,共35页。2023/2/2718 功能陶瓷功能陶瓷(functional ceramics)材料是以特定的材料是以特定的性能或通过各种物理因素(如声、光、电、磁)作性能或通过各种物理因
16、素(如声、光、电、磁)作用而显示用而显示(xinsh)出独特功能的材料。出独特功能的材料。功能功能(gngnng)陶陶瓷瓷新型新型(xnxng)陶瓷陶瓷第17页/共35页第十八页,共35页。2023/2/2719 TiO2、ZrO2、LaCrO3 等高温电子等高温电子陶瓷,用于制造电容器和电子工业中的高温陶瓷,用于制造电容器和电子工业中的高温高频高频(o pn)器件。如器件。如BaTiO3类陶瓷用于类陶瓷用于制造温度传感材料;制造温度传感材料;CdS、PbTiO3系陶瓷系陶瓷用于制造光敏传感材料;用于制造光敏传感材料;ZnO系陶瓷,系陶瓷,SiC、BaTiO3系陶瓷用于制造压力和振动传感系陶瓷
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