人教版（2019）必修第二册 5.3 无机非金属材料 课件(共20张PPT)

(共20张PPT)
无机非金属材料
年 级：高一
学 科：化学（人教版)
地壳（以100g某地壳样品为例）中主要元素所占质量 元素 O Si Al Fe H
质量/g 48.6 26.3 7.73 4.75 0.76
一、传统无机非金属材料
陶瓷 玻璃 水泥
硬度高
耐腐蚀
1
2
3
4
难溶于水
耐高温
硅酸盐特点
特殊的光电性能，良好的半导体材料，被广泛用于芯片、光学电池等领域。
二、新型无机非金属材料
硅
硅矿石
(SiO2)
需要什么性质的物质参与反应？
反应需要什么条件？
反应生成什么物质？
反应能否得到纯净的硅？
如何进一步提纯？
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。
SiO2+2C ========= Si+2CO↑
1800~2000 ℃
Si+3HCl ===== SiHCl3+H2↑
300 ℃
SiHCl3+H2 ===== Si+3HCl
1100 ℃
粗硅的制取：
粗硅的提纯：
粗硅：含Fe、Al、C、B、P等；纯度98%左右。
晶体硅——能源科学的材料
单晶硅太阳能电池板
光伏用单晶片硅的纯度在6N-9N之间（99.9999%~99.9999999%）
玉兔号月球车
晶体硅——信息技术的基础材料
半导体用单晶硅片纯度在9N-11N左右（99.9999999%-99.999999999%
芯片荒的大环境下，国产芯片更应崛起
中国智造的“中国芯”
人工制备的二氧化硅可用于生产光导纤维，被广泛用于通信领域。
　　
二氧化硅-信息传输的重要载体
坚硬难溶于水的固体，
熔点很高，硬度很大
1. SiO2的物理性质
正四面体的空间网状结构
2. SiO2的化学性质
①与氢氟酸反应：
SiO2 + 4HF== SiF4 ↑+2H2O
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
②酸性氧化物：
应用：①工业上用NaOH 与SiO2 在加热条件下制备硅酸钠Na2O·n SiO2
②实验室盛装NaOH溶液的玻璃试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞
新型陶瓷不再局限于硅酸盐体系。例如，俗称金刚砂的碳化硅（SiC），可用作砂纸、砂轮、耐高温轴承等。
　　
三、新型陶瓷
　　还包括高温结构陶瓷（如氮化硅）、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等。
　　
用于返回舱的高温结构陶瓷
用于磁悬浮技术的超导陶瓷
三、新型陶瓷
四、碳纳米材料（均为碳单质）
碳纳米管 石墨烯 富勒烯
四、碳纳米材料
碳纳米管可看作石墨片层卷起的管状物，具有高强度和优秀的电学性能。
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。
石墨烯
石墨的晶体结构
富勒烯的代表物是C60（也称足球烯）。用富勒烯制造的纳米小车有望于用于靶向药物的运输。
富勒烯
硅之时间轴
三千年前
1960
2020
未来
未来 留给你们