人教版高中化学选修2 第三单元 化学与材料的发展 3.1无机非金属材料 上课课件（共41张ppt）
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修2 第三单元 化学与材料的发展 3.1无机非金属材料 上课课件（共41张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-04-15 20:35:21 | ||
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文档简介
(共41张PPT)
化学与材料的发展
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，划时代的材料可作为人类文化的里程碑。
人类使用的材料
无机非金属材料
金属材料
有机高分子材料
这些在我们日常生活中有什么意义？
???
导入新课
新型无机非金属材料的用途
第一节 传统无机非金属材料
1. 传统的硅酸盐材料
2.新型无机非金属材料
1.了解无机非金属材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用。
2.了解常见无机非金属材料生产原理。
教学目标
1.硅氧四面体的特殊性。
2.一些无机非金属材料生产的化学原理。
通过多种途径，帮助学生逐渐形成对化学与材料发展关系比较全面的认识。
教学重点
教学难点
传统硅酸盐
黏土
（主要成为Al2O3·2SiO2·2H2O）
石英
钾长石
（主要成分K2O·Al2O3·6SiO2)
（主要成分SiO2)
钠长石
（主要成分Na2O·Al2O3·6SiO2）
黏土
石英
钠长石
硅氧结构的特殊性：
环状结构硅酸盐矿物中的几种硅氧骨干环
a 三元环 b 四元环 c 六元环 d双层六元环
硅酸盐材料的特点：
1.稳定性强
2.硬度高
3.熔点高
4.难溶于水
5.绝缘
6.耐腐蚀
在我国具有悠久的历史。
如：唐朝的的“唐三彩”宋朝的钧瓷等，都闻名于世都闻名于世流传至今。
唐三彩
一. 传统的硅酸盐材料
陶瓷
陶瓷
土器
瓷器
普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3
普通玻璃的原料：
石英砂（主要成分是SiO2)
石灰石（主要成分CaCO3）
纯碱
玻璃
玻璃制品
玻璃制造过程发生的化学反应主要是：
高温
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2
Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2
高温
几种玻璃的特性和用途
种类 特 性 用 途
普通玻璃 在高温下易软化 玻璃窗 玻璃器等
石英玻璃 膨胀系数小 耐酸碱强度大 滤光 化学仪器 高温水银灯 紫外线灯罩
光学玻璃 透光性好 有折光性和色散性 眼镜 照相机 显微镜和望远镜
玻璃纤维 耐腐蚀 耐高温 不导电 隔热 放虫蛀 玻璃钢 宇航服 光导 通信材料
钢化玻璃 耐高温 耐腐蚀 高强度 抗震裂 运动器材 汽车 火车用玻璃窗
水泥
水泥是另一种常见的硅酸盐材料。
普通硅酸盐水泥的主要成分：
硅酸三钙（3CaO·SiO2)
铝酸二钙（2CaO·SiO2)
铝酸三钙（ 3CaO·Al2O3）
铁铝酸钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3
水泥可以在空气和水中硬化，被广泛用做建筑材料。
水泥 沙子和碎石等的混合物叫混凝土。
大量用于建筑，水利，道路和国防工程中，并大都采用钢筋骨架的混凝土设计。
建筑
水利
二新型无机非金属材料
现代科技赋予陶瓷在光、电、磁等化学和生物学等方面的新的特性和功能。
二. 新型无机非金属材料
新型陶瓷
半导体材料
耐高温陶瓷
磁性陶瓷
生物陶瓷
透明陶瓷
信息：
能源:
生物:
新型陶瓷已经Si和O两种元素为主的传统组成体系，进一步提高陶瓷的性能。
如：碳化硅（SiC)又称金刚砂，其结构与金刚石相似，硬度也可与其相媲美，可作优质的磨料，且其化学性稳定，可耐2000℃的高温，可做航天器的涂料
SiO2+3C=SiC+2CO↑
＞1900℃
氮化硅（Si3N4)
熔点高、硬度大、化学性质稳定
用处：
制造轴承、汽轮机片、发动机受热面，
特点：
3Si+2N2=Si3N4
1300℃
3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl
工业制法：
化学气象沉积法：
耐火材料生产工艺流程
新型陶瓷
金刚砂
生物陶瓷
单晶硅
传统无机非金属材料大都是硅酸盐混合物，而新型无机非金属材料可获得纯净物。
地壳中的硅含量丰富，但大多数是以硅酸盐和氧化物的形式存在，需要用化学方式制高纯度单质硅
单质硅
高纯硅的制法：
1.高纯度焦炭与石英砂反应制的纯度为95％～99％的硅
SiO2+2C=Si+2CO↑
1600～1800℃
2.再生产高纯硅
Si+3HCl=SiHCl3+H2
250～300℃
Cu粉或Ag粉
3.提纯后的SiHCl3被高纯度氢气还原
SiHCl3+H2=Si+3HCl
1100～1200℃
石墨 金刚石 C60
石墨
金刚石
1300～1400℃和催化剂
6×106～7×106kPa
化学气象沉淀法制造金刚石薄膜的原理：
CH4 C(金刚石）+2H2
微波或直流放电
基体温度约950℃，氢气 稀有气体
金刚石
C60
石墨
1. 根据原属周期规律和原子结构的特点，分析比较碳元素和硅元素在成键和化学性质上的特点。
碳和硅同属于Ⅳ族元素，在原子结构上具有相似性。
学与问
2. 金刚石和石墨在生产和生活中的应用比说明这些应用主要利用了他们的哪些性质？
单质硅和碳化硅都是原子晶体，原子之间一共加建结合，窃取由于金属相似的结构，因此，有许多相似的性质，如晶态硅硬度为7，熔点高，常温下不反映，在常温下化学性质不活泼，与水空气算不反应，但高温下于所有卤素反应，，与氧气在700℃以上燃烧生成SiO2.SiC为无色晶体硬度为9，与大多数酸不反应，在空气中加热到1000℃以上时开始被氧化，在100℃时可以与滤器反应，可见SiC与Si相比更稳定。
3. 分析金刚石和石墨晶体中碳原子的成键特点，并说明结构与性质之间的关系。
金刚石：硬度大熔点高；由于成键电子均定域在原子之间不能自由运动所以金刚是不能导电。
石墨晶体：金属光泽、良好的导电性和导热性，熔、沸点高，层之间由于存在弱的范德华力以及吸附了水和氧气等气体分子，是的石墨的层与层间容易滑动。
了解无机非金属材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用。
2.了解常见无机非金属材料生产原理。
课堂小结
1. 制取水泥和玻璃时都需要的原料是 ( )
A．石灰石
A
C．水
D．纯碱
B．石英
课堂练习
2.下列物质不属于同素异形体的是( )
A．金刚石和石墨
B．水晶和石英
C．红磷和白磷
D．C60和金刚石
B
3. 下列变化中不属于化学变化的是( )
A．石墨转变成金刚石
B．原硅酸变成硅酸
C．干冰变成二氧化碳
D．用石英坩埚熔化烧碱
C
4.下列说法正确的是 （ ）
A. 二氧化硅溶于水显酸性
B. 光导纤维传导光的能力非常强，利用光缆通讯，能同时传送大量信息
C. 因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出CO 2 ，所以硅酸的酸性比碳酸强
D. 二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸。
B
化学与材料的发展
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，划时代的材料可作为人类文化的里程碑。
人类使用的材料
无机非金属材料
金属材料
有机高分子材料
这些在我们日常生活中有什么意义？
???
导入新课
新型无机非金属材料的用途
第一节 传统无机非金属材料
1. 传统的硅酸盐材料
2.新型无机非金属材料
1.了解无机非金属材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用。
2.了解常见无机非金属材料生产原理。
教学目标
1.硅氧四面体的特殊性。
2.一些无机非金属材料生产的化学原理。
通过多种途径，帮助学生逐渐形成对化学与材料发展关系比较全面的认识。
教学重点
教学难点
传统硅酸盐
黏土
（主要成为Al2O3·2SiO2·2H2O）
石英
钾长石
（主要成分K2O·Al2O3·6SiO2)
（主要成分SiO2)
钠长石
（主要成分Na2O·Al2O3·6SiO2）
黏土
石英
钠长石
硅氧结构的特殊性：
环状结构硅酸盐矿物中的几种硅氧骨干环
a 三元环 b 四元环 c 六元环 d双层六元环
硅酸盐材料的特点：
1.稳定性强
2.硬度高
3.熔点高
4.难溶于水
5.绝缘
6.耐腐蚀
在我国具有悠久的历史。
如：唐朝的的“唐三彩”宋朝的钧瓷等，都闻名于世都闻名于世流传至今。
唐三彩
一. 传统的硅酸盐材料
陶瓷
陶瓷
土器
瓷器
普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3
普通玻璃的原料：
石英砂（主要成分是SiO2)
石灰石（主要成分CaCO3）
纯碱
玻璃
玻璃制品
玻璃制造过程发生的化学反应主要是：
高温
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2
Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2
高温
几种玻璃的特性和用途
种类 特 性 用 途
普通玻璃 在高温下易软化 玻璃窗 玻璃器等
石英玻璃 膨胀系数小 耐酸碱强度大 滤光 化学仪器 高温水银灯 紫外线灯罩
光学玻璃 透光性好 有折光性和色散性 眼镜 照相机 显微镜和望远镜
玻璃纤维 耐腐蚀 耐高温 不导电 隔热 放虫蛀 玻璃钢 宇航服 光导 通信材料
钢化玻璃 耐高温 耐腐蚀 高强度 抗震裂 运动器材 汽车 火车用玻璃窗
水泥
水泥是另一种常见的硅酸盐材料。
普通硅酸盐水泥的主要成分：
硅酸三钙（3CaO·SiO2)
铝酸二钙（2CaO·SiO2)
铝酸三钙（ 3CaO·Al2O3）
铁铝酸钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3
水泥可以在空气和水中硬化，被广泛用做建筑材料。
水泥 沙子和碎石等的混合物叫混凝土。
大量用于建筑，水利，道路和国防工程中，并大都采用钢筋骨架的混凝土设计。
建筑
水利
二新型无机非金属材料
现代科技赋予陶瓷在光、电、磁等化学和生物学等方面的新的特性和功能。
二. 新型无机非金属材料
新型陶瓷
半导体材料
耐高温陶瓷
磁性陶瓷
生物陶瓷
透明陶瓷
信息：
能源:
生物:
新型陶瓷已经Si和O两种元素为主的传统组成体系，进一步提高陶瓷的性能。
如：碳化硅（SiC)又称金刚砂，其结构与金刚石相似，硬度也可与其相媲美，可作优质的磨料，且其化学性稳定，可耐2000℃的高温，可做航天器的涂料
SiO2+3C=SiC+2CO↑
＞1900℃
氮化硅（Si3N4)
熔点高、硬度大、化学性质稳定
用处：
制造轴承、汽轮机片、发动机受热面，
特点：
3Si+2N2=Si3N4
1300℃
3SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl
工业制法：
化学气象沉积法：
耐火材料生产工艺流程
新型陶瓷
金刚砂
生物陶瓷
单晶硅
传统无机非金属材料大都是硅酸盐混合物，而新型无机非金属材料可获得纯净物。
地壳中的硅含量丰富，但大多数是以硅酸盐和氧化物的形式存在，需要用化学方式制高纯度单质硅
单质硅
高纯硅的制法：
1.高纯度焦炭与石英砂反应制的纯度为95％～99％的硅
SiO2+2C=Si+2CO↑
1600～1800℃
2.再生产高纯硅
Si+3HCl=SiHCl3+H2
250～300℃
Cu粉或Ag粉
3.提纯后的SiHCl3被高纯度氢气还原
SiHCl3+H2=Si+3HCl
1100～1200℃
石墨 金刚石 C60
石墨
金刚石
1300～1400℃和催化剂
6×106～7×106kPa
化学气象沉淀法制造金刚石薄膜的原理：
CH4 C(金刚石）+2H2
微波或直流放电
基体温度约950℃，氢气 稀有气体
金刚石
C60
石墨
1. 根据原属周期规律和原子结构的特点，分析比较碳元素和硅元素在成键和化学性质上的特点。
碳和硅同属于Ⅳ族元素，在原子结构上具有相似性。
学与问
2. 金刚石和石墨在生产和生活中的应用比说明这些应用主要利用了他们的哪些性质？
单质硅和碳化硅都是原子晶体，原子之间一共加建结合，窃取由于金属相似的结构，因此，有许多相似的性质，如晶态硅硬度为7，熔点高，常温下不反映，在常温下化学性质不活泼，与水空气算不反应，但高温下于所有卤素反应，，与氧气在700℃以上燃烧生成SiO2.SiC为无色晶体硬度为9，与大多数酸不反应，在空气中加热到1000℃以上时开始被氧化，在100℃时可以与滤器反应，可见SiC与Si相比更稳定。
3. 分析金刚石和石墨晶体中碳原子的成键特点，并说明结构与性质之间的关系。
金刚石：硬度大熔点高；由于成键电子均定域在原子之间不能自由运动所以金刚是不能导电。
石墨晶体：金属光泽、良好的导电性和导热性，熔、沸点高，层之间由于存在弱的范德华力以及吸附了水和氧气等气体分子，是的石墨的层与层间容易滑动。
了解无机非金属材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用。
2.了解常见无机非金属材料生产原理。
课堂小结
1. 制取水泥和玻璃时都需要的原料是 ( )
A．石灰石
A
C．水
D．纯碱
B．石英
课堂练习
2.下列物质不属于同素异形体的是( )
A．金刚石和石墨
B．水晶和石英
C．红磷和白磷
D．C60和金刚石
B
3. 下列变化中不属于化学变化的是( )
A．石墨转变成金刚石
B．原硅酸变成硅酸
C．干冰变成二氧化碳
D．用石英坩埚熔化烧碱
C
4.下列说法正确的是 （ ）
A. 二氧化硅溶于水显酸性
B. 光导纤维传导光的能力非常强，利用光缆通讯，能同时传送大量信息
C. 因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出CO 2 ，所以硅酸的酸性比碳酸强
D. 二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸。
B