5.3无机非金属材料 课件（共23张ppt）化学人教版（2019）必修二

(共23张PPT)
【思考】制造辽宁舰、歼-20的主体使用了什么材料？
【追问】除了金属材料，我们还在大量使用什么类型的材料？
水泥
陶瓷
玻璃
【思考】这些材料和金属材料在感官上是否相同？
5.3 无机非金属材料
分类
传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
P19-24
陶瓷、玻璃、水泥
高纯硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料
话题1：传统无机非金属材料
材料 原料 制备 应用
陶瓷
玻璃
水泥
粘土（含水铝硅酸盐）
纯碱、石灰石、石英砂
粘土、石灰石
高温烧结
混合、粉碎，玻璃窑中熔融
混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧；加入石膏调节水泥硬化速率；磨成细粉
建筑材料 绝缘材料 日用器皿 卫生洁具
建筑材料 光学仪器 日用器皿 玻璃纤维
建筑材料
话题2：新型无机非金属材料
1. 硅
硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间，是应用最广泛的半导体材料。
电学应用
芯片、太阳能电池
晶体硅中的杂质会影响其导电性能，因此必须制备高纯度的硅。
石英砂
粗硅
SiHCl3
高纯硅
1800 ~ 2000℃
焦炭
300℃
HCl
1100℃
H2
① SiO2 + 2C Si(粗) + 2CO↑
1800 0C ~ 2000 0C
② Si + 3HCl SiHCl3 + H2
300 0C
③ SiHCl3 + H2 Si + 3HCl
1100 0C
补充：硅单质的化学性质
话题2：新型无机非金属材料
2. 二氧化硅
沙子
石英砂
玛瑙
水晶
SiO2
硬度大、熔沸点高、常温下为固体、难溶于水、不导电、立体网状结构
物理性质
话题2：新型无机非金属材料
2. 二氧化硅
结构
话题2：新型无机非金属材料
2. 二氧化硅
二氧化硅无分子
SiO2仅是化学式，不是分子式
SiO2只表示Si、O原子个数最简比
话题2：新型无机非金属材料
2. 二氧化硅
（1）具有酸性氧化物的通性
SiO2 + CaO CaSiO3
高温
① 与碱性氧化物反应
② 与强碱反应
SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O
化学性质
话题2：新型无机非金属材料
2. 二氧化硅
化学性质
（2）与某些盐反应
【思考】能否用此反应比较碳酸（H2CO3）和硅酸（H2SiO3）的酸性。
2. 二氧化硅
化学性质
（3）氧化性
SiO2+2C ==== Si+2CO↑
高温
（4）特性：与氢氟酸（氟化氢水溶液）反应
SiO2 + 4HF SiF4↑ + 2H2O
应用：雕刻玻璃
【思考】能否基于此反应说明SiO2具有“两性氧化物”的性质？
话题2：新型无机非金属材料
2. 二氧化硅
用 途
光导纤维
石英坩埚
玻璃仪器
精美瓷器
（通信）
单质硅的“电学”应用 vs. 二氧化硅的“光学”应用
话题2：新型无机非金属材料
物理性质
白色可溶于水的粉末状固体，水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，有很强的黏合性。
化学性质
与酸反应：
Na2SiO3+H2O+CO2 Na2CO3+H2SiO3↓
①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃剂；④防腐剂
用途
Na2SiO3+2HCl=2NaCl2+H2SiO3↓
补充：硅酸钠（Na2SiO3）
是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱，溶解度很小,不稳定，受热易分解
H2SiO3 H2O+SiO2
如何制备硅酸？已知：酸性：盐酸>碳酸>硅酸
强酸制弱酸
Na2SiO3+H2O+CO2 Na2CO3+H2SiO3↓
Na2SiO3+2HCl=2NaCl2+H2SiO3↓
补充：硅酸（H2SiO3）
硅 酸
聚合
硅酸凝胶
干燥脱水
硅酸干凝胶
“硅胶”
硅胶的用途：
食品、药品的干燥剂
催化剂的载体
高中化学唯一难溶性酸
补充：硅酸（H2SiO3）
3. 新型陶瓷
话题2：新型无机非金属材料
4. 碳纳米材料
话题2：新型无机非金属材料
富勒烯（ Buckminster Fullerene ）
碳纳米管（ Carbon nanotube, CNT）
石墨烯（ Graphene）
Chem. Rev. 1991, 91, 6, 1213–1235
Chem. Rev. 1999, 99, 7, 1787–1800
Chem. Rev. 2013, 113, 5, 3766–3798
4. 碳纳米材料
话题2：新型无机非金属材料
富勒烯（ Buckminster Fullerene ）
开启了碳纳米材料研究和应用的新时代
柯尔、克罗托、斯莫利为此获得1996年诺贝尔化学奖
4. 碳纳米材料
话题2：新型无机非金属材料
碳纳米管（ Carbon nanotube, CNT）
碳纳米管传感器
电化学储能材料
生物材料
4. 碳纳米材料
话题2：新型无机非金属材料
石墨烯（ Graphene）
石墨烯电极燃料电池
金属参杂石墨烯材料在水净化、催化剂、气体存储和释放、能量存储等领域都有广泛应用
石墨烯太阳能电池
石墨烯可以作为研究各种生物大分子的“操纵台”
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
学到了什么？