（新人教版）5.3无机非金属材料 同步课件（30页PPT）

(共24张PPT)
第一章
第三节 无机非金属材料
新人教版 必修二
新知导入
新知讲解
一、硅酸盐材料
1.无机非金属材料
新知讲解
2.传统的无机非金属材料
陶瓷
玻璃
玻璃
水泥
新知讲解
硅酸盐的结构
在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。每个Si结合4个O， Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。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、耐腐蚀等特点。
资料卡片
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传统的无机非金属材料
产品 原料 主要成分 用途
陶瓷 黏土（含水的铝硅酸盐） 无 生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
玻璃 纯碱、石灰石、石英砂 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 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
水泥 黏土、石灰石、少量石膏 无 水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土
新知讲解
思考： 普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化而制得。你能写出发生反应的化学方程式吗？
SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2↑
SiO2 + CaCO3 = CaSiO3 + CO2↑
高温
高温
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二、新型无机非金属材料
1. 硅和二氧化硅
存在 原子结构示意图 在周期表中的位置
含量 存在形式 第三周期
第IVA族
地壳中居第二位 硅酸盐、 氧化物（水晶、玛瑙）
（1）硅元素的存在与结构
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（2）硅的工业制备
高温
SiO2 + 2C = Si + 2CO↑
工业上用焦炭还原石英砂可以制得含有少量杂质的粗硅
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高纯硅的制备
工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。
资料卡片
新知讲解
SiO2 + 2C = Si + 2CO↑
1800~2000 ℃
Si + 3HCl = SiHCl3 + H2↑
300 ℃
SiHCl3 + H2 = Si + 3HCl
1100 ℃
高纯硅的制备
新知讲解
（3）硅的应用
利用其半导体性能可以制成计算机、通讯设备和家用电器等的芯片，以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的灯光太阳能电池。
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（4）二氧化硅的应用
二氧化硅可用来生产光导纤维。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，能有效提高通信效率。
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2. 新型陶瓷
新型陶瓷在组成上不再局限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能，进一步拓展了陶瓷的应用领域。
例如：SiC
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结构：
性能：
高温抗氧化性能，
碳原子和硅原子通过共价键连接
SiC
金刚砂
俗称
硬度很大，
可用作砂纸和砂轮的磨料
可用作耐高温结构材料、
耐高温半导体材料等
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3.碳纳米材料
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。
富勒烯
由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的C60是富勒烯的代表物。C60的发现为碳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。
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新知讲解
碳纳米管
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。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。
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石墨烯
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。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入。
课堂练习
1. 下列关于二氧化硅的叙述正确的是（　　）
A．SiO2能与水反应生成硅酸
B．SiO2与CO2的结构相同
C．SiO2用于太阳能电池
D．SiO2与氢氧化钠反应生成的盐储存在带橡胶塞的试剂瓶中
D
课堂练习
2．硅及其化合物在材料领域中应用广泛。
下列说法正确的是（　　）
A．水晶项链是硅酸盐制品
B．硅单质广泛用于光纤通讯
C．利用盐酸刻蚀石英制作艺术品
D．水泥、玻璃、陶瓷属于传统无机非金属材料
D
课堂总结
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