人教版必修二 无机非金属材料 课件（43张）

(共43张PPT)
第三节 无机非金属材料
无机非金属材料
含有元素
硅氧等元素
性能
耐高温、抗腐蚀、硬度高
特殊的光学、电学等性能
应用
日常生活应用
航空航天领域
信息领域
新能源领域
无机非金属材料根据组成、性能和应用的不同可分为___________________和____________________两种，其中传统无机非金属材料多为________材料，通常包括___________________三种
传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
阅读P19页第一段
硅酸盐
陶瓷、玻璃和水泥
传统的无机非金属材料--硅酸盐材料
一、传统非金属材料
传统非金属材料多为硅酸盐材料，包括陶瓷、玻璃、水泥三大类。
硅酸盐的结构
_________结构
决定了硅酸盐材料大多具有
______________________________等特点。
硅氧四面体
阅读P19页资料卡片
硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀
1、陶瓷
陶瓷
原料
应用
黏土 ( 含水的铝硅酸盐 )
生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
——————————
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
设备
玻璃窑
——————————
——————————
———
不同性能的玻璃
3、水泥
黏土
石灰石
水泥
原料
应用
条件
高温煅烧
制作混凝土、大量用于建筑和水利工程。
石膏的作用：
调节水泥硬化速率
水泥、沙子、碎石和水
——————————
生产原料 设备 原理及成分
陶瓷 ———— ————
玻璃
水泥 ————
黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)
纯碱、石灰石
和石英砂
玻璃窑
Na2SiO3、
CaSiO3、SiO2
黏土和石灰石
水泥回转窑
二、新型非金属材料
满足科技发展的需要，应用于高端领域
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ⅣA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：
______（填存在或不存在）单质硅
不存在
硅的用途
半导体材料
硅晶片用于生产芯片
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。
① SiO2 + 2C Si + 2CO↑
1800 0C ~ 2000 0C
② Si + 3HCl SiHCl3 + H2
300 0C
③ SiHCl3 + H2 Si + 3HCl
1100 0C
价值5元的沙子
价值5000元的芯片
点沙 成金
2、二氧化硅
沙子
石英砂
玛瑙
水晶
SiO2
思考与交流
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？
物理性质
化学稳定性
硬度
熔点
水溶性
大
高
不溶于水
稳定
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
玻璃中的SiO2与NaOH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。
= Na2SiO3 + H2O
（提示：玻璃中含有SiO2）
酸性
二氧化硅的化学性质
酸性氧化物
与碱反应
SiO2 + 2NaOH
有粘性
= Na2SiO3 + H2O
与碱性氧化物反应
SiO2+ CaO ===
高温
CaSiO3
组织建设
你知道玻璃上的图案是如何刻上去的吗？
组织建设
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
不能，应保存在塑料瓶中。
＝ SiF4↑ + 2H2O
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
① SiO2 不溶于水，不与水反应
② SiO2 可与碱性氧化物反应
SiO2 + CaO CaSiO3
高温
③ 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
二氧化硅的用途
光导纤维
优点：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。
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。
高温结构陶瓷
透明陶瓷
压电陶瓷
超导陶瓷
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
碳纳米材料
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
碳纳米材料
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
碳纳米材料
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。
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
H2SiO3
H4SiO4(原硅酸，易失水)
硅酸溶解度很小，是一种很弱的酸(酸性比碳酸还弱)。
性质
制备
SiO2
H2SiO3
H2O
硅酸
H2SiO3
H4SiO4(原硅酸，易失水)
制备
原理：较强酸制较弱酸
较强酸
H2SiO3
可溶性硅酸盐
硅酸溶解度很小，是一种很弱的酸(酸性比碳酸还弱)。
性质
组织建设
实验5-1
实验操作
现 象
结 论
化学方程式
①Na2SiO3溶液中滴入酚酞溶液后呈红色
②再滴入稀盐酸，溶液红色变浅至接近无色，有透明、胶
冻状物质产生
①Na2SiO3溶液呈碱性
②H2SiO3难溶于水
Na2SiO3 + 2HCl
= H2SiO3(胶体)+ 2NaCl
组织建设
自主探究
如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？
CaCO3
盐酸
饱和Na2SiO3溶液
CO2(HCl)
排除干扰
组织建设
自主探究
如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？
饱和Na2SiO3溶液
CaCO3
盐酸
CO2(HCl)
饱和 NaHCO3 溶液
组织建设
自主探究
如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？
饱和Na2SiO3溶液
CaCO3
盐酸
CO2(HCl)
CO2
Na2SiO3 + CO2+H2O = H2SiO3(胶体)+ 2NaCl
6．下列有关工业生产的叙述中不正确的是（ ）
A．普通玻璃的生产以纯碱、石灰石和石英砂为主要原料
B．工业上，通常采用水吸收SO3，制备浓硫酸
C．氨的催化氧化是工业合成硝酸的步骤之一
D．将Cl2通入冷的石灰乳中可制得漂白粉
9．下列说法不正确的是（ ）
A．实验室盛放碱溶液的试剂瓶应使用橡胶塞
B．沙子、石英、水晶、玛瑙都是天然存在的二氧化硅
C．豆科植物把含氮化合物转变为蛋白质属于氮的固定
D．常温下可以用铁或铝制容器来盛装浓硝酸或浓硫酸
18．下列有关叙述正确的是（ ）
A．SO2具有漂白性，可以大规模用于食品的漂白
B．高纯硅可用于制造芯片、光导纤维、太阳能电池板
C．超导陶瓷可应用于磁悬浮技术
D．常温下，浓H2SO4与铁、铝不反应，所以可用铁、铝质槽罐车运输浓H2SO4
19．碳纳米材料是近年来人们非常关注的一类新型无机非金属材料，下列关于碳纳米材料的说法中不正确的是（ ）
A．C60是富勒烯的代表物，C60的摩尔质量为720g/mol
B．碳纳米管可用于生产电池和传感器
C．虽然碳纳米管粒子直径在1到100纳米之间，但它不属于胶体
D．石墨烯的性质稳定，在氧气中不能燃烧
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
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. 能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（　　）
A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水
B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀
C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2
D．CO2是气体，而SiO2是固体
B
课堂练习
4. 材料与生活、生产息息相关，目前使用的材料主要有：金属材料、传统无机非金属材料、新型无机非金属材料、高分子材料、复合材料等。
（1）硅酸盐材料是重要的传统无机非金尾材料，也是日常生活、交通工具、建筑行业等不可缺少的材料之一。下列不属于硅酸盐产品的是　 　(填写序号)
①光导纤维 ②水泥 ③玻璃 ④陶瓷
（2）玻璃是重要的建筑和装饰材料，玻璃属于　 　(填“纯净物”或“混合物”)。有些玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中的二氧化硅的腐蚀作用而制成的，写出该反应的化学方程式　 　。
（3）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。工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300℃反应获得氮化硅，该反应属于化学反应基本类型中的　 　反应；已知氮化硅中硅元素的化合价为+4价，则氮化硅的化学式为　 　。
化合
①
混合物
SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O
Si3N4
课堂练习
无机非金属材料
一、传统无机非金属材料
二、新型无机非金属材料
1、硅
2、二氧化硅
3、新型陶瓷
4、碳纳米材料
1、成分：硅酸盐
2、分类：陶瓷、玻璃、水泥
课堂总结