【课件】无机非金属材料 课件2022-2023学年高一下学期人教版(2019)化学必修第二册.pptx

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1、第三节 无机非金属材料材料按照化学组成和特性来分：无机非金属材料金属材料高分子材料：传统无机非金属材料新型无机非金属材料塑料、合成橡胶、合成纤维无机非金属材料含有元素含有元素硅、氧等元素性能性能耐高温、抗腐蚀、硬度高特殊的光学、电学等性能其中传统无机非金属材料多为_材料，通常包括_三种硅酸盐硅酸盐陶瓷、玻璃和水泥陶瓷、玻璃和水泥你知道这些地标性建筑用到了哪些材料吗？一、传统无机非金属材料硅酸盐材料1.在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体结构2.硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀特点。硅酸盐的结构：1.陶 瓷黏土(主要成分为含水的铝硅酸

2、盐)高温烧结而成抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等(人类最早使用的硅酸盐产品)主要原料反应原理特 点应 用2、玻璃玻璃成分原料Na2SiO3、CaSiO3、SiO2纯碱、石灰石和石英砂SiO2 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2 SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2高温高温高温高温设备玻璃窑应 用生产建筑材料、光学仪器和各种器皿、还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料等。3.水 泥黏土、石灰石主要原料反应原理特 点应 用水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化加适量石膏可调节水泥硬化速率具有水硬性（与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬）

3、水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程二、新型非金属材料1、硅硅元素：Si在自然界的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_ _二氧化物硅酸盐第三周期第A族硅 是一种亲氧元素，在自然界总是与氧相互结合自然界的硅：_单质硅不存在硅的化学性质在常温下只能与氟气(F2)、HF、氢氧化钠反应，加热时能与氧气、氯气反应。稳定性：常温下三反应Si+2F2=SiF4 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2Si+4HF=SiF4+2H2(与唯一酸反应)还原性：加热(高温)三反应加热Si+Cl2=SiCl4加热 Si+O2=SiO2高温Si+C=SiC(金刚

4、砂)硅的用途硅晶片硅晶片用于生产用于生产芯片芯片硅元素处于金属与非金属的过渡位置，硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间，是应用最广泛的半导体材料。晶体硅中的杂质会影响其导电性能，因此必须制备高纯度的硅。工业上用焦炭还原石英砂可制得含有少量杂质的粗硅SiO2+2C=Si+2CO (粗硅)高温该反应不能说明C的还原性强于Si高纯硅的制备工业上制备高纯硅，工业上制备高纯硅，一般需要先制得一般需要先制得纯度纯度为为98%98%左右的左右的粗硅粗硅，再以其为原料制备再以其为原料制备高高纯硅纯硅。SiO2+2C Si+2CO1800 0C 2000 0C Si+3HCl SiHCl3+H2300 0C Si

5、HCl3+H2 Si+3HCl1100 0C价值5元的沙子价值5000元的芯片点沙 成金 由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列说法中错误的是 A均属于氧化还原反应 BH2和HCl均可循环利用 CSiO2是一种坚硬难熔的固体 DX为CO2D2、二氧化硅沙子石英砂玛瑙水晶SiO2思考与交流思考与交流物理性质物理性质 化学稳定性化学稳定性 硬度 熔点 水溶性大高不溶于水稳定根据SiO2的存在，请分析以下问题：SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？二氧化硅的化学性质_氧化物 与碱反应SiO2+2NaOH 有粘性 实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡 皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗?思考思考玻璃中的玻

6、璃中的SiOSiO2 2与与NaOHNaOH溶液反应生成有粘性的溶液反应生成有粘性的Na2SiO3，使瓶塞与瓶口粘在一起而难以打开。使瓶塞与瓶口粘在一起而难以打开。=Na2SiO3+H2O（提示：玻璃中含有（提示：玻璃中含有SiO2）酸性你知道玻璃上的图案是如何刻上去的吗你知道玻璃上的图案是如何刻上去的吗？二氧化硅的化学性质特性 与氢氟酸(唯一的酸)反应SiO2+4HF 常用于刻蚀玻璃 氢氟酸能保存在玻璃瓶中吗？思考思考不能，应保存在塑料瓶中。SiF4+2H2O思考思考SiO2既能与碱反应，又能与氢氟酸反应，那么SiO2是 两性氧化物吗?不是，SiO2虽然能与氢氟酸发生反应，但是生成的SiF4

7、不是盐。二、化学性质SiO2 属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性 SiO2 不溶于水，不与水反应 SiO2 可与碱性氧化物反应 SiO2+CaO CaSiO3高温高温 SiO2 可与强碱反应SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O特性：SiO2 可与氢氟酸（HF）反应SiO2+4HF SiF4+2H2O总结：硅酸钠 Na2SiO3物理性质白色可溶于水的粉末状固体，水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，有很强的黏合性。化学性质与酸反应：Na2SiO3+H2O+CO2 Na2CO3+H2SiO3黏合剂 耐火阻燃剂；用途Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3硅酸钠水溶液久置在空气中会出现

8、白色浑浊硅酸钠水溶液久置在空气中会出现白色浑浊是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱，是一种白色胶状沉淀；不稳定，受热易分解。H2SiO3 H2O+SiO2 如何制备硅酸？已知：酸性：盐酸碳酸硅酸强酸制弱酸Na2SiO3+H2O+CO2 Na2CO3+H2SiO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3硅酸 H2SiO3高中化学唯一难溶性酸二氧化硅可用来生产光导纤维。光导纤维石英坩埚玻璃仪器精美瓷器（通信）二氧化硅用途光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通讯效率。下列关于二氧化硅的叙述正确的是（）ASiO2 能与水反应生成硅酸BSiO2 与 CO2 的结构相同C

9、SiO2 用于太阳能电池DSiO2 与氢氧化钠反应生成的盐，因此储存在带橡 胶塞的试剂瓶中D知识巩固课堂练习2.下列关于硅酸的说法正确的是（）A硅酸可以通过 SiO2 和 H2O 化合反应直接制得B可用反应 Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3 制取硅酸C因为硅酸难溶于水，所以它不能与 NaOH 溶液反应D干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠B课堂练习3、新型陶瓷 碳化硅（SiC）俗称金刚砂，其中的碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。耐高温结构材料和耐高温半导体材料。高温结构陶瓷高温结构陶瓷透明陶瓷透明陶瓷压电陶瓷压电陶瓷超导陶瓷超导

10、陶瓷新型陶瓷 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。4、碳纳米材料 富勒烯 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。富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称。碳纳米管 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。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。石墨烯 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

11、入。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。硅酸盐组成表示硅酸钠硅酸钠（Na2SiO3)镁橄榄石镁橄榄石（Mg2SiO4）钙沸石钙沸石Ca(Al2Si3O10)3H2O活泼金属氧化物活泼金属氧化物较活泼金属氧化物较活泼金属氧化物SiO2H2ONa2O SiO22MgO SiO2CaO Al2O3 3SiO23H2O规则：规则：氧化物之间以氧化物之间以“”隔开；隔开；系数配置出现的分数应化为整数。系数配置出现的分数应化为整数。金属氧化物在前（按金属活动顺序表排列），非金属氧化物在后，金属氧化物在前（按金属活动顺序表排列），非金属氧化物在后，H H2 2O O一一般写在最后。般写在最后。CaOSiO2CaSiO3Al2(Si2O5)(OH)4K2O3Al2O36SiO22H2OK(Al3Si3O10)(OH)2Al2O32SiO22H2O