化学人教版（2019）必修第二册5.3.1传统无机非金属材料—硅酸盐材料（共24张ppt）

(共24张PPT)
第三节 无机非金属材料
第1课时 传统无机非金属材料——硅酸盐材料
材料
金属材料
无机非金属材料
有机高分子材料
:铜、铁、铝等及各种合金。
传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
:水泥、玻璃、陶瓷
硅和二氧化硅
新型陶瓷
光导纤维(SiO2)
天然高分子：
合成高分子：
淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等
塑料、合成纤维、合成橡胶、粘合剂、涂料等
材料的分类
碳纳米材料
二、新型无机非金属材料
NEIRONGSUOYIN
一、传统无机非金属材料——硅酸盐材料
内容索引
无机非金属材料根据组成、性能和应用的不同可分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两种，其中传统无机非金属材料多为硅酸盐材料，通常包括陶瓷、玻璃和水泥三种
陶瓷
玻璃
水泥
传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料
一、传统无机非金属材料
——硅酸盐材料
3.特点：
硅酸盐：
硅、氧与其他金属元素结合而成的化合物的总称。
1.组成：
2.结构：
Si和O构成了硅氧四面体
硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀
①主要原料：
②传统制作过程：
了解：陶都→
江苏宜兴市
江西景德镇
黏土(主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O,铝硅酸盐)
混合→成型→干燥→烧结→冷却→陶瓷器
一.传统无机非金属材料
(又称为硅酸盐材料)
1.陶瓷
③反应原理：
④主要成分：
⑤主要特性：
(china)
陶瓷的种类很多，主要分为土器、陶器、炻器、瓷器。
瓷都→
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型
复杂的物理、化学变化
硅酸盐
陶瓷器制造过程示意图
陶瓷的用途：
建筑材料、绝缘材料、日常器皿、卫生洁具
青花瓷、唐三彩
兵马俑
三千多年以前，地中海沿岸的贝鲁斯河口旁，有一块美丽的沙洲。一天，一艘大商船满载着大块的天然苏打(碳酸钠)经过这里，由于海水落潮，大商船在河口沙滩上搁浅了。
中午，有个船员提议在河滩上做饭，举行一次野餐。于是大家从船上搬来做饭的大锅，又扛了几块天然苏打，用苏打支着锅做起饭来。吃过饭，他们收拾好东西，准备回船了，一个船员突然惊讶地喊：“你们快看，这是什么东西？闪闪发光，多好看！”
大家围上来仔细看，只见那东西玲珑剔透，晶莹明亮，真是谁都没见过。原来，这沙滩上都是石英砂，在船员们烧火做饭的时候，支着锅的天然苏打在高温下和石英砂发生了化学反应，变成了“玻璃”。
玻璃诞生的美丽传说
苏打在高温下和石英砂反应
一.传统无机非金属材料
(又称为硅酸盐材料)
2.玻璃
①主要原料：
②主要设备：
④反应原理：
⑤普通玻璃的成分：
⑥主要特性：
纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)
玻璃窑
③生产过程：
原料粉碎，玻璃窑中强热，成型冷却
Na2CO3+SiO2====Na2SiO3 + CO2↑
高温
CaCO3+ SiO2====CaSiO3 + CO2↑
高温
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2玻璃态物质
没有固定的熔点，可在一定温度范围内软化
化性：性质稳定，但易被氢氟酸和强碱腐蚀
[或者Na2O·CaO·6SiO2]
一.传统无机非金属材料
(又称为硅酸盐材料)
2.玻璃
【资料卡片】P20
生产中采用不同的原料和工艺，可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有铅的原料制造的光学玻璃，透光性好，折射率高，可以用来制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜；加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃，可用于实验室使用的玻璃仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。
含铅的光学玻璃
加入硼酸盐的玻璃仪器
加入金属氧化物或盐的彩色玻璃
玻璃的用途：建筑材料、光学仪器、各种器皿、
还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料
一、传统无机非金属材料
(又称为硅酸盐材料)
利用不同原料或者添加不同的化学物质，以及采用 不同的工艺过程等可以制得多种性能、用途的玻璃。
2.玻璃
铅玻璃-光学玻璃-----
PbO
硼酸盐玻璃-化学仪器--—
B2O3
石英玻璃——
SiO2
有色玻璃：红色-— 蓝色-—
乳白色-— 紫色——
Cu2O
Co2O3
CaF2
MnO2
变色玻璃---AgBr
光
2AgBr==2Ag+Br2
2Ag+Br2==2AgBr
钢化玻璃---
(运动器材、车窗等)
普通玻璃加强热，再骤冷
眼镜、照相机、显微镜等
耐化学腐蚀、耐温度急剧变化
化学仪器、高压水银灯、紫外灯罩等
①主要原料：
②主要设备：
一.传统无机非金属材料
(又称为硅酸盐材料)
3.水泥
④反应原理：
⑤主要成分：
⑥特性：
石灰石，黏土，辅料(石膏CaSO4 2H2O)等
水泥回转窑
③生产过程：
硅酸三钙(3CaO SiO2)
硅酸二钙(2CaO SiO2)
铝酸三钙(3CaO Al2O3)等
复杂的物理的、化学的变化
原料
研磨
混合
煅烧
(回转窑)
成品
加入石膏
生料
熟料
水泥具有水硬性
调节水泥的硬化速度
⑦主要用途:
建筑、修路。如:水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土。
生产过程：
原料
研磨
混合
煅烧
(回转窑)
成品
加入石膏
生料
熟料
用途：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
硅酸盐产品 原 料 主要设备或生产条件 应 用
陶瓷 黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐) 高温烧结 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具
玻璃(主要成分为 、 和 ) 纯碱、石灰石和石英砂(主要成分是SiO2) 在 中熔融,发生复杂的 和 变化而制得
水泥 硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 、 、石膏(调节水泥的 ) 在 中煅烧 水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到 ,大量用于建筑和水利工程
总结：三种常见硅酸盐产品
玻璃窑
物理
化学
水泥回转窑
混凝土
Na2SiO3
CaSiO3
SiO2
黏土
石灰石
硬化速率
建筑材料、
光学仪器、
各种器皿、
制造玻璃纤维
相关链接
硅酸盐的丰富性和多样性
由于铝与硅在元素周期表中位置相邻、粒子大小相近，＋3价的铝常或多或少地置换硅酸盐中＋4价的硅而形成铝硅酸盐。为了保持电中性，会伴随引入其他正离子，从而大大增加了硅酸盐品种的多样性和结构的复杂性，同时也为应用硅酸盐材料提供了更广阔的选择。硅酸盐岩石长期在水和大气中二氧化碳的侵蚀下，风化为黏土，并且形成土壤胶体。土壤胶体粒子表面积巨大且带负电，能与NH4+、K＋等数十种生物所需的营养离子相互作用，使土壤具有保肥能力。这是大自然对人类及地球生物的馈赠，我们应该爱护大地母亲。保持土壤的良好结构和化学成分，就是保证农业、牧业和林业持续发展的基础。
(1)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的混合物(　　)
(2)硅酸盐结构较为复杂，大多不溶于水，化学性质很稳定(　　)
(3)硅氧四面体中，硅原子与氧原子都是以共价键结合(　　)
(4)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行(　　)
(5)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化(　　)
(6)水泥与玻璃的共同原料是石灰石，水泥与陶瓷的共同原料是黏土(　　)
判断正误
×
√
√
√
√
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1．宋代五大名窑分别为：钧窑、汝窑、官窑、定窑、哥窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。下列关于陶瓷的说法不正确的是(　　　)
A．窑变是高温下釉料中的金属化合物发生氧化还原反应导致的颜色变化
B．氧化铝陶瓷属于新型无机非金属材料
C．高品质的瓷器晶莹剔透，属于纯净物
D．陶瓷属于硅酸盐材料，耐酸碱腐蚀，但是不能用来盛装氢氟酸
跟踪强化
C
2．制取下列物质不需要用石灰石作原料的是(　　)
A．硅酸 B．水泥 C．玻璃 D．生石灰
跟踪强化
A
3．下列物质是纯净物的是(　　)
A．玻璃 B．水泥 C．纯碱 D．水玻璃
C
4.“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是(　　　)
A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品，
其主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
B．生产陶瓷、玻璃、水泥都用到黏土
C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高
D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
C
跟踪强化
5．化学在生产生活和科学研究中具有重要的作用。下列说法正确的是(　　)
①石英的主要成分是二氧化硅
②三峡大坝使用了大量水泥，水泥是硅酸盐材料
③太阳能电池的主要成分是硅，太阳能电池在生活中的应用有利于环保、节能
④二氧化硅的熔点高，硬度大，所以可用来制造电子部件和光学器件
⑤水晶项链和餐桌上的瓷盘都是硅酸盐制品
A．①②③ B．②④⑤
C．③④⑤ D．①②③④
A
跟踪强化
提示　在硅酸盐中，Si和O通过共价键构成了硅氧四面体，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，这样的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。
思考与讨论
为什么硅酸盐产品大多具有硬度高、熔点高、
难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点？