5.3 无机非金属材料 课件(共26张PPT) 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

(共26张PPT)
高中化学必修第二册
第3节 无机非金属材料
第五章化工生产中的重要非金属元素
（1）硅酸盐材料
（2）新型无机非金属材料
学习目标
1、了解并掌握硅、二氧化硅的性质，了解二者在生产、生活中的应用。
2、根据无机非金属材料在生产、生活中的应用来研究材料的性能及应用，认识到材料对生产、生活的影响。
新课导入
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
航空航天
信息领域
新能源
分类
传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
一.硅酸盐材料
一.硅酸盐材料
玻璃
水泥
陶瓷
陶瓷、玻璃、水泥，在日常生活中随处可见
你知道它们的主要成分是什么吗？
1. 传统无机非金属材料
一.硅酸盐材料
（1）陶瓷
陶瓷是以黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐）为主要原料，经高温烧结而成的。
一.硅酸盐材料
（2）玻璃
普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2它是以纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得的。
SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑
一.硅酸盐材料
（3）水泥
普通硅酸盐水泥的生产以黏土和石灰石为主要原料。二者与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，再磨成细粉就能得到普通水泥。
一.硅酸盐材料
2. 硅酸盐
（3）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。
（1）定义：由硅、氧和金属组成的化合物
（2）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。
结构决定性质
3.简单的硅酸盐——Na2SiO3
一.硅酸盐材料
（3）用途：①制硅酸；②黏合剂；
③防火剂；④防腐剂
（1）物理性质：白色固体，可溶于水，水溶液俗称水玻璃（泡花碱）
（2）化学性质
①.与酸反应：Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3（胶体）
②.与CO2反应：
Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3 （胶体）
Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(过量)===H2SiO3 （胶体） ＋2NaHCO3
中学唯一不溶解的酸，酸性比碳酸弱
二.新型无机非金属材料
二.新型无机非金属材料
1.硅
硅都以化合态存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。
（1）硅在自然界存在形态
硅酸盐矿石
水晶
玛瑙
二.新型无机非金属材料
第三周期、第IVA族
Si导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料
+16
2
8
4
Si
+6
2
4
C
Si既不容易得4个电子，又不容易失去4个电子
（2）硅结构与位置
二.新型无机非金属材料
（3）物理性质
灰黑色、有金属光泽、
硬而脆的固体，
难溶于水，熔点高，硬度大。
晶体Si的结构
二.新型无机非金属材料
（4）化学性质
下图为高纯硅的制备流程，写一写相应的化学方程式。
SiO2+2C=======Si+2CO↑
Si+3HCl=======SiHCl3+H2
SiHCl3+H2=======Si+3HCI
1800~2000℃
300℃
1100℃
二.新型无机非金属材料
硅的其他反应
常温 加热
Si+O2==SiO2
Si+C==SiC
（俗称金刚砂）
Si＋2F2=SiF4
Si+4HF==SiF4 +2H2
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3 +2H2 ↑
二.新型无机非金属材料
（5）应用
太阳能电池
电脑的中央处理（CPU）
大规模集成电路
晶体管
二.新型无机非金属材料
2.二氧化硅
SiO2
注意：二氧化硅中没有单个分子，用SiO2来表示二氧化硅的组成，表示Si与O的原子个数比为1∶2，所以不是分子式而是化学式。
二.新型无机非金属材料
（2）物理性质
（1）存在：是沙子、水晶、石英、玛瑙的主要成分
难溶于水，熔点高，硬度大。
二.新型无机非金属材料
（2）化学性质
1．酸性氧化物
（1）与 NaOH 反应：_______________________________________；
（2）与 CaO 反应：SiO2 + CaO CaSiO3
2．特性
与 HF 反应：_______________________________________________；
SiO2 + 2NaOH === Na2SiO3 + H2O
SiO2 + 4HF === SiF4↑+ 2H2O
SiO2不和其他酸反应
用途：刻蚀玻璃
二.新型无机非金属材料
1．保存NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？
SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O
2．SiO2既能与HF酸反应又能和NaOH反应，所以它是两性氧化物？
错。因为SiO2＋4HF＝SiF4 ↑＋2H2O，生成的SiF4 不属于盐。
思考与讨论;
有粘性
二.新型无机非金属材料
（5）应用
光导纤维
水晶、玛瑙饰品
化学仪器
3.新型陶瓷
二.新型无机非金属材料
新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面有很多新的特性和功能。
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。
二.新型无机非金属材料
二.新型无机非金属材料
4.新型碳纳米材料
富勒烯是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。
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。
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。
二.新型无机非金属材料