化学人教版（2019）必修第二册5.3无机非金属材料（共27张ppt）

(共27张PPT)
第三节 无机非金属材料
P19第1段
材料分类
无机非金属材料
金属材料：包含纯金属和合金
有机高分子材料
传统无机非金属材料：如陶瓷、玻璃、水泥
新型无机非金属材料：硅和二氧化硅、
新型陶瓷、碳纤维等
复合材料
塑料、纤维、橡胶
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。
沙粒
水晶
玛瑙
硅酸盐矿石
硅在自然界中的存在形式
教材P21第3、4自然段
硅元素的存在与结构
存在 原子结构 示意图 周期表中位置
含量 存在形态 地壳中 居第___位 _________ __________ _______
_______
二
氧化物
和硅酸盐
第三周期、
第ⅣA族
硅处于金属与非金属过渡位置，其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的半导体材料。
晶体硅的物理性质
晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点很高、硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。
教材P22资料卡片
高纯硅的制备
制备原理
制备流程
反应 方程式
用焦炭还原石英砂，得到含少量杂质的粗硅，然后转化为三氯硅烷，再经氢气还原。
晶体硅的用途
Si导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术和新能源技术的关键材料。
硅晶片是生产芯片的基础材料 　　　
硅太阳能电池
教材P22第1自然段
SiO2的结构
二氧化硅晶体中Si和O按1:2的比例组成立体网状结构的晶体，二氧化硅的网状结构决定了它的熔点高，硬度大，不导电，不溶于水，化学性质稳定。
SiO2的化学性质
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
①实验室盛放碱溶液的试剂瓶使用橡胶塞，而不用玻璃塞？
Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作粘合剂和防火剂。
①SiO2是一种酸性氧化物。
碱液能与玻璃中SiO2发生反应生成Na2SiO3，导致玻璃塞与瓶口内侧粘连而无法打开。
②加热熔融NaOH和不能使用陶瓷坩埚，石英坩埚和铝坩埚，只能使用铁坩埚，为什么？
陶瓷和石英的主要成分都含有SiO2，SiO2能与NaOH反应，铝坩埚的主要成分是氧化铝，也能与NaOH反应
SiO2的化学性质
②SiO2的特性
SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O
与氢氟酸（唯一的酸）反应
1、SiO2既能与强碱反应，又能与HF反应，SiO2是两性氧化物吗？
不是，二氧化硅和其他酸不反应，只能与HF酸反应，且生成的SiF4不是盐
2、HF酸该如何保存？
保存在塑料瓶中
你知道玻璃上的图案是如何刻上去的吗？
二氧化硅的用途
光导纤维
石英坩埚、
玻璃仪器
水晶、玛瑙饰品
沙子、石英玻璃、石英砂等
P19第1段
无机非金属材料
金属材料：包含纯金属和合金
有机高分子材料
传统无机非金属材料：如陶瓷、玻璃、水泥
新型无机非金属材料：硅和二氧化硅、新型陶瓷、碳纤维等
复合材料
阅读P20第1段
传统的无机非金属材料
1.陶瓷
原料：
历史：
应用：
黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)
青花瓷、唐三彩
生产建筑材料、
绝缘材料、
日用器皿、
卫生洁具等
China
反应条件：
高温烧结
瓷都
P20第2段
2.玻璃
原料：
工业设备：
应用：
纯碱、石灰石和石英砂
玻璃窑
主要成分：
生产建筑材料、
光学仪器、
各种器皿，
制造玻璃纤维用于高强度复合材料等
Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2
传统的无机非金属材料
【思考】普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经混合物、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理、化学变化。而玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2。试写出反应的化学方程式
Na2CO3+SiO2 Na2SiO3 + CO2↑
高温
CaCO3+SiO2 CaSiO3 + CO2↑
高温
P20资料卡片
P21第1段
3.水泥
原料：
工业设备：
黏土和石灰石
水泥回转窑
混凝土：
水泥、沙子和碎石等与水混合
石膏的作用：
条件：
高温煅烧
调节水泥硬化速率
传统的无机非金属材料
新型无机非金属材料
新型陶瓷
组成
特性和功能
不再限于传统的硅酸盐体系
在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能
实例
SiC
俗称金刚砂
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
具有优异的高温抗氧化性能，使用温度可达1600℃，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料
P23第1段
P23科学技术社会
碳纳米材料
P23第2段
碳纳米材料
碳纳米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
由碳原子构成的一系列笼形分子的总称
纳米王子
定义
代表
C60
C60的发现为纳米科学提供了重要研究对象，开启了纳米材料研究和应用的新时代
碳纳米管
直达宇宙的太空天梯
碳纳米管可以看成是由石墨片卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。比表面积大，具有高强度和电学性能，用于生产复合材料，电池、传感器
P24第3段
石墨烯
新材料之王
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。作为一种强度高用于光电器元件、超级电容器、电池和复合材料等。
补充拓展：硅酸H2SiO3
是一种很弱的酸，酸性比碳酸弱，白色沉淀,不稳定，受热易分解
H2SiO3 H2O+SiO2
H2SiO3制备
与酸反应：
Na2SiO3+2HCl 2NaCl+H2SiO3↓
Na2SiO3+2H2O+CO2(过量） 2NaHCO3+H2SiO3↓
Na2SiO3+H2O+CO2(少量） Na2CO3+H2SiO3↓
如何证明酸性盐酸>碳酸>硅酸？
A
B
C
D
A：Na2CO3/NaHCO3
B : HCl
C : 饱和NaHCO3
D : Na2SiO3
硅酸用途
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