人教版（2019）必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素 第三节 无机非金属材料(共26张PPT)

(共26张PPT)
第三节 无机非金属材料
高一年级 化学
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第三节 无机非金属材料
一、传统无机非金属材料-硅酸盐材料
兵马俑
天津大剧院
珠港澳大桥
硅酸盐：
组成：硅、氧与其他金属元素结合而成的
化合物的总称。
结构：Si和O构成了硅氧四面体
特点：硬度高、熔点高、难溶于水、
化学性质稳定、耐腐蚀
1.陶瓷
主要原料：黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐）
特点：抗氧化、耐酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
用途：建筑材料、绝缘材料、日常器皿、卫生洁具
2.玻璃
主要原料：纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）
生产设备：玻璃窑
反应原理：SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 ↑
SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑
主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
特点：无固定熔点，在一定温度范围内软化，
可加工成玻璃制品
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
高温
高温
含铅的光学玻璃
加入硼酸盐的玻璃仪器
加入金属氧化物的彩色玻璃
3.水泥
主要原料：黏土和石灰石
生产设备：水泥回转窑
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
三峡大坝
1.硅
（1）原子结构：如左图
（2）元素周期表位置：第3周期，
第ⅣA族，正好处于金属与非金属
的过渡位置
（3）性能：单质的导电性介于导体和
绝缘体之间，是应用广泛
的半导体材料
二、新型无机非金属材料
高纯硅的制取和用途
硅单质的用途
硅芯片、太阳能电池
Si在自然界主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。
Si是一种亲氧元素，在自然界中没有游离态。
粗硅的制备
SiO2 + 2C Si + 2CO↑
粗硅
粗硅变纯硅
Si + 3HCl SiHCl3 + H2
SiHCl3 + H2 Si + 3HCl
300℃
1100℃
1800～2000℃
硅芯片
硅太阳能电池
2.二氧化硅
沙子
水晶
玛瑙
石英
物理性质：
难溶于水，
熔点高，
硬度大 ，
不导电
SiO2的化学性质
a.酸性氧化物
①与碱溶液反应：SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
已知：Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，
可以用作黏合剂和防火剂。
思考：实验室盛放碱溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，还是玻璃塞？为什么？
回答：应使用橡胶塞。
因为玻璃中含有SiO2，与NaOH溶液反应生成的Na2SiO3的
水溶液有黏性，会将玻璃塞与瓶口内侧发生粘连而无法打开。
SiO2的化学性质
a.酸性氧化物
①与碱溶液反应： SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
②与碱性氧化物反应：SiO2 + CaO CaSiO3
③与某些盐反应： SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 ↑
SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑
以上两个反应为工业制玻璃的主要反应
高温
高温
高温
SiO2的化学性质
b.特性
氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2发生反应生成SiF4和H2O。请写出该反应的化学方程式。想一想为什么可以用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃？氢氟酸用什么样的试剂瓶存放？
SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O
玻璃中有SiO2，可与氢氟酸反应而使部分玻璃溶解，使玻璃表面呈现磨砂状。
氢氟酸应该用塑料瓶盛装
光导纤维
SiO2的用途
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，能有效提高通信效率
3.新型陶瓷
高温陶瓷
压电陶瓷
透明陶瓷
碳化硅（SiC）俗称金刚砂
硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料
还具有优异的高温抗氧化性能，可以用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。
超导陶瓷
富勒烯
石墨烯
碳纳米管（单壁）
碳纳米管（多壁）
4.碳纳米材料
分类 名称 性能 主要用途
传统无机 非金属材料 陶瓷 熔点高、硬度大、耐腐蚀、性质稳定 建筑材料、日常器皿、
卫生洁具
玻璃 透光性好、硬度大、 无固定熔点 建筑材料、各种器皿、
光学仪器等
水泥 遇水逐渐变硬（水硬性）、硬化后性质稳定 大量用于建筑、水利、
道路等工程中
分类 名称 性能 主要用途
新型无机非金属材料 晶体硅 导电性介于导体和绝缘体 之间 半导体材料、计算机芯片、太阳能电池等
二氧化硅 性质稳定，透光性好 光导纤维、玻璃仪器、
装饰品
新型陶瓷 分别具有光学、热学、电学、磁学等方面的特性 分别用于激光、火箭发动机、压电陶瓷（点火器）、
磁悬浮技术
石墨烯 电阻率低、热导率高、 强度大 光电器件、超级电容、
电池、复合材料
碳纳米管 比表面积大、电学性能好、强度大 传感器、电池、复合材料
例.“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑密色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、陶瓷和水泥均为硅酸盐制品，下列有关说法正确的是 （ ）
A. 玻璃是人类使用最早的硅酸盐制品
B. 制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂
C. 硅酸盐制品的性质稳定，熔点较高
D. 石英砂和黏土的主要成分均为硅酸盐
C
例. 盛放下列试剂的试剂瓶能用磨口玻璃塞的是（ ）
A. 氢氧化钠溶液
B. 盐酸
C. 硅酸钠溶液
D. 氢氟酸
B
例. 下列有关硅及其化合物用途的说法中，正确的是（ ）
A. 二氧化硅是制造太阳能电池的主要原料
B.在电子工业中，硅是重要的半导体材料
C.光导纤维是高纯度的硅单质
D.可用石英坩埚加热氢氧化钠固体
B
例. 下列有关二氧化硅的说法中，正确的是（ ）
A. 二氧化硅是酸性氧化物，因此能与水反应生成硅酸
B. 二氧化硅既能与NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，
所以二氧化硅是两性氧化物
C. 二氧化硅制成的光导纤维，由于导电能力强而被用于制作光缆
D. 二氧化硅不能与碳酸钠溶液反应，但能与碳酸钠固体在高温时
发生反应
D
例. 下列有关无机非金属材料的说法错误的是（ ）
A. 氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4
B. 碳化硅（SiC）的硬度大，熔点高，可制作耐高温轴承
C. 富勒烯C60是一种新型化合物
D. 超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，可用于磁悬浮技术
C
课后作业：
书后习题p25 1～5
谢谢