化学人教版（2019）第二册5.3.1无机非金属材料（共24张ppt）

(共24张PPT)
1、通过阅读和讨论，了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分，感受传统硅酸材料在城乡建设中发挥的重要作用。
2、通过学习，了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途，感受新型无机非金属材料的奇特性能及其在高科技领域所发挥的重要作用，激发学生的学习兴趣。
玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等无机非金属材料的主要性能和用途，普通玻璃的主要成分。
玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等无机非金属材料的主要性能和用途，普通玻璃的主要成分。
思考与讨论
你知道材料是怎么分类的吗？
复合材料：由两种或两种以上的材料按照一定的方式组成的材料。
高分子材料：纤维、橡胶、树脂、塑料
材料
金属材料：纯金属材料和合金材料
无机非金属材料：传统和新型
思考与讨论
传统无机非金属材料有哪些？新型无机非金属材料有哪些？
传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
无机非金属材料
陶瓷
玻璃
水泥
晶体硅
二氧化硅
碳纳米管
新型陶瓷
石墨烯
这些无机非金属材料各有什么特性和用途？
一、传统无机非金属材料
黏土（含水的铝硅酸盐）
高温烧结
图5-19 我国古代烧制的精美瓷器
建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具
陶瓷
原料：
条件：
用途：
性能：
熔点高、硬度大、耐腐蚀、性质稳定
1、陶瓷
你能列举出一些陶瓷制品吗？
一、传统无机非金属材料
纯碱、石灰石、石英沙（SiO2）
Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
建筑材料、光学仪器、各种器皿、玻璃纤维
玻璃
原料：
主要成分：
用途：
性能：
透光性好、硬度大、无固定熔点
2、玻璃
玻璃为什么会有颜色呢？
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。
图5-21金属氧化物可以使玻璃呈现不同的颜色
资料卡片
一、传统无机非金属材料
黏土、石灰石
水泥回转窖
建筑、水利、道路等工程中
水泥
原料：
设备：
用途：
性能：
遇水逐渐变硬（水硬性）、硬化后性质稳定
3、水泥
水泥中为什么要加入石膏呢？
思考与讨论
1、传统无机非金属材料都是硅酸盐材料吗？
2、传统无机非金属材料有哪些共性？为什么？
耐高温、抗腐蚀、硬度高
陶瓷、玻璃、水泥等材料及它们的制品在我们日常生活中随处可见。由于这些材料的化学组成大多属硅酸盐类，所以一般称为硅酸盐材料。
传统无机非金属材料还有耐火材料、搪瓷、研磨材料（氧化硅、氧化铝、碳化硅）等。
硅酸盐的结构
在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如图5-18所示。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。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、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。
图5-18硅氧四面体的结构示意图
O
O
O
Si
O
资料卡片
二、新型无机非金属材料
1、晶体硅
硅晶片
硅太阳能电池
芯片
二极管
自然界中硅以硅酸盐和氧化物的形式存在，如何获得高纯硅呢？
高纯硅的制备
资料卡片
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。
焦碳
石英砂
HCl
H2
粗硅
1 800～2000℃
300℃
SiHCl3
图5-23工业制备高纯硅的原理示意图
高纯硅
1 100℃
二、新型无机非金属材料
2、二氧化硅
玛瑙
水晶
光导纤维
石英
二、新型无机非金属材料
3、新型陶瓷
耐高温碳化硅陶瓷
超导陶瓷
高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷和超导陶瓷
二、新型无机非金属材料
4、碳纳米材料
碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。
富勒烯的代表C60
富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称。
用C60作车轮的纳米汽车
二、新型无机非金属材料
4、碳纳米材料
碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。
碳纳米管
碳纳米管可以看成是石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。
比表面积大
优良的电学性能
相当高的强度
性能
生产复合材料
电池
传感器
用途
单层石墨
4、碳纳米材料
碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。
二、新型无机非金属材料
动力电池
超轻海绵
石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨。
电阻率低
热导率高
很高的强度
性能
光电器件
超级电容器
电池和复合材料
用途
分类 名称 性能 主要用途
传统硅酸盐材料 陶瓷
玻璃
水泥
新型无机非金属材料 晶体硅
二氧化硅
新型陶瓷
碳纳米管
石墨烯
几种无机非金属材料的对比
建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具
熔点高、硬度大、耐腐蚀、性质稳定
建筑材料、光学仪器、各种器皿、玻璃纤维
透光性好、硬度大、无固定熔点
建筑、水利、道路等工程中
遇水逐渐变硬（水硬性）、硬化后性质稳定
导电性介于导体和绝缘体之间
半导体材料、芯片、太阳能电池
性质稳定、透光性好
光导纤维、玻璃仪器、装饰品等
分别具有光学、热学、电学、磁学等方面特性
激光、火箭发动机、点火器、磁悬浮、人工关节等
比表面积大、电学性能好、强度大
传感器、电池、复合材料等
电阻率低、热导率高、强度大
光电器件、超级电容、电池、复合材料等
练习1、下列叙述错误的是（ ）
A、硅在自然界中主要以单质形式存在
B、硅是应用最广泛的半导体材料
C、高纯度的硅可用于制造计算机芯片
D、二氧化硅可用于生产玻璃
A
练习2、下列物品或设施：
①陶瓷餐具 ②砖瓦 ③混凝土桥墩 ④门窗玻璃 ⑤水晶镜片
⑥石英钟 ⑦水晶项链 ⑧硅太阳能电池 ⑨石英光导纤维 ⑩计算机芯片
（ 1）含有硅单质的是 （填序号，下同）。
（ 2）含有二氧化硅的是 。
（ 3）含有硅酸盐的是 。
⑧⑩
⑤⑥⑦⑨
①②③④
练习3、氮化硅是一种性能优异的无机非金属材料，它的熔点高，硬度大，电绝缘性好，化学性质稳定，但生产成本较高。
（ 1）根据以上描述，推测氮化硅可能有哪些用途： （填字母）。
A、制作坩埚 B、用作建筑陶瓷
C、制作耐高温轴承 D、制作切削刀具
（2）请画出氮和硅的原子结构示意图，并根据元素周期律的知识，写出氮化硅的化学式。
ACD
Si3N4