人教版高一化学必修1 第四章第一节 无机非金属材料的主角——硅 课件（共23张ppt）
文档属性
| 名称 | 人教版高一化学必修1 第四章第一节 无机非金属材料的主角——硅 课件（共23张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 29.2MB | ||
| 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 | 2020-12-23 22:59:57 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
无机非金属材料的主角——硅
一、无机非金属材料分类及简介
无机非金属材料
金属材料
材料
新型无机非金属材料
单晶硅
二氧化硅
含碳、氮元素等的材料
新型陶瓷
传统的硅酸盐材料
陶瓷
玻璃
水泥
高分子材料
简介：传统的硅酸盐材料属于无机结构材料或称无机工程材料。具有耐高温或高强度等特点。、新型无机非金属材料即无机功能材料。具有光、电、声、磁、热等各种物理性能以及它们的能量转换或者是交互效应。
新型无机非金属材料涉及到机械、电子、能源利用、宇航、水声、激光、计算机以及通讯等各种工业和各项新技术。
硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素
（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。它在地壳中分布极广，是构成多数岩石（如花岗岩）和土壤的主要成分。大多数熔点高，化学性质稳定，是硅酸盐工业的主要原料。硅酸盐制品和材料广泛应用于各种工业、科学研究及日常生活中。
二、硅酸盐材料
1.硅酸盐材料简介
二、硅酸盐材料
2.硅酸盐结构及通性
硅酸盐矿物的基本结构是硅――氧四面体；在这种四面体内，硅原子占据中心，四个氧原子占据四角。这些四面体，依着四面体，依着不同的配合，形成了各类的硅酸盐。硅酸盐结构众多、种类繁多。有岛状的橄榄石、层状的石英、环状的蒙脱石等。它们大多数熔点高.硬度高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。
二、硅酸盐材料
4.陶瓷
陶
瓷
简
介
陶
瓷
陶瓷是陶器与瓷器的统称，同时也是我国的一种工艺美术品，远在新石器时代，我国已有风格粗犷、朴实的彩陶和黑陶。陶与瓷的质地不同，性质各异。陶，是以粘性较高、可塑性较强的粘土（主要成分为含水的铝硅酸盐如Al2O3·2SiO2·H2O等）为主要原料制成的，不透明、有细微气孔和微弱的吸水性，击之声浊。瓷是以粘土、长石和石英制成，半透明，不吸水、抗腐蚀，胎质坚硬紧密，叩之声脆。我国传统的陶瓷工艺美术品，质高形美，具有高度的艺术价值，闻名于世界。
二、硅酸盐材料
4.陶瓷
生产过程：混合—成型—上釉—干燥—烧结—冷却—产品
二、硅酸盐材料
4.陶瓷
应用
二、硅酸盐材料
5.玻璃
玻
璃
简
介
玻璃用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸盐复盐。当混入了某些金属的氧化物或者盐类而生产显现出颜色的有色玻璃；通过物理或者化学的方法可制得钢化玻璃等。
彩色玻璃
装饰玻璃
二、硅酸盐材料
5.玻璃
生产过程：原料混合—粉碎—玻璃窑熔融（发生物变和化变）—产品
玻璃窑
产品
二、硅酸盐材料
5.玻璃
应用
二、硅酸盐材料
6.水泥
水
泥
简
介
水泥是黏土和石灰石为主要原料煅烧成熟料，再加适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。水泥是粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料。
框架结构建筑
三峡大坝
二、硅酸盐材料
6.水泥
生产过程：原料混合—研磨—回转窑煅烧反应—加石膏—磨碎—产品
回转窑
水泥厂全貌
二、硅酸盐材料
6.水泥
应用
葛洲坝
核电站
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（1）硅元素在周期表中的位置
第三周期ⅣA族，金属与非金属的过渡位置
硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间，是应用最广泛半导体材料。
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（2）硅的存在形式——硅酸盐
水晶
玛瑙
漂亮但导电性差
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（3）高纯硅的制取
原料
产品
问题：写出生产高纯硅分步步化学方程式。标出每一步反应中硅元素的化合价。
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（4）高纯硅的用途
硅
晶片
太阳能汽车
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（5）二氧化硅简介
二氧化硅中没有单独的分子。化学性质比较稳定。不跟水反应。是酸性氧化物，不跟一般酸反应。氢氟酸跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的浓强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。二氧化硅的性质不活泼，它不与除氟、氟化氢以外的卤素、卤化氢以及硫酸、硝酸、高氯酸作用（热浓磷酸除外）。
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（6）二氧化硅用途
普通硅酸盐如陶瓷、水泥、玻璃和耐火材料的原料
晶体SiO2
含SiO2的黏土
光学仪器
光纤
二、新型无机非金属材料
2.新型陶瓷
传统陶瓷
新型陶瓷——功能性陶瓷
简
介
举例
主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料经过粉碎、研磨、高温等工序生产。
采用人工合成的高纯度无机化合物为原料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料。它具有一系列优越的物理、化学和生物性能，其应用范围是传统陶瓷远远不能相比的，这类陶瓷又称为特种陶瓷或精细陶瓷。
氮化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、切削刀具、机械密封件、轴承、火箭喷嘴、
炉子管道等，
有非常广泛
的用途。
（1）新型陶瓷与传统陶瓷的比较
二、新型无机非金属材料
2.新型陶瓷
（2）新型陶瓷分类（按功能）及简介
高温结构陶瓷
压电陶瓷
透明陶瓷
超导陶瓷
组成
含有氮化硅、碳化硅和增韧金属氧化物三类材料，经高温烧结而成。
含有钛酸盐和锆酸盐等
主要成分有氧化铝、氧化钇等氧化物和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷
含Bi2Sr2Ca2Cu3O10等
性能
在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点
能将机械能转变为电能，即使声波震动产生的微小的压力能使其发生形变，陶瓷表面带电
优异的光学性能，耐高温，绝缘性好。
某一临界温度时电阻为零。
用途
是空间技术、军事技术、原子能工业、汽车发动机、高温电极及化工设备等领域。
滤波器、扬声器、超声波探测器和点火器等。
高压钠灯。激光器和高温探测窗等。
电力、交通（磁悬浮列车）和医疗等
二、新型无机非金属材料
3.碳纳米材料
富勒烯
碳纳米管
石墨烯
模型
性能
电子受体
相当高的强度和优良的电学性能
电阻率低、热导率高，很高强度
用途
有机太阳能电池以富勒烯做为电子受体材料，富勒烯衍生物与卟啉、二茂铁等形成多元体用于研究分子内能量等。
生产复合材料、电池和传感器等
光电器件、超级电容、电池和复合材料。动力电池和超轻海绵见教材24页图5-31.
谢谢
无机非金属材料的主角——硅
一、无机非金属材料分类及简介
无机非金属材料
金属材料
材料
新型无机非金属材料
单晶硅
二氧化硅
含碳、氮元素等的材料
新型陶瓷
传统的硅酸盐材料
陶瓷
玻璃
水泥
高分子材料
简介：传统的硅酸盐材料属于无机结构材料或称无机工程材料。具有耐高温或高强度等特点。、新型无机非金属材料即无机功能材料。具有光、电、声、磁、热等各种物理性能以及它们的能量转换或者是交互效应。
新型无机非金属材料涉及到机械、电子、能源利用、宇航、水声、激光、计算机以及通讯等各种工业和各项新技术。
硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素
（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。它在地壳中分布极广，是构成多数岩石（如花岗岩）和土壤的主要成分。大多数熔点高，化学性质稳定，是硅酸盐工业的主要原料。硅酸盐制品和材料广泛应用于各种工业、科学研究及日常生活中。
二、硅酸盐材料
1.硅酸盐材料简介
二、硅酸盐材料
2.硅酸盐结构及通性
硅酸盐矿物的基本结构是硅――氧四面体；在这种四面体内，硅原子占据中心，四个氧原子占据四角。这些四面体，依着四面体，依着不同的配合，形成了各类的硅酸盐。硅酸盐结构众多、种类繁多。有岛状的橄榄石、层状的石英、环状的蒙脱石等。它们大多数熔点高.硬度高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。
二、硅酸盐材料
4.陶瓷
陶
瓷
简
介
陶
瓷
陶瓷是陶器与瓷器的统称，同时也是我国的一种工艺美术品，远在新石器时代，我国已有风格粗犷、朴实的彩陶和黑陶。陶与瓷的质地不同，性质各异。陶，是以粘性较高、可塑性较强的粘土（主要成分为含水的铝硅酸盐如Al2O3·2SiO2·H2O等）为主要原料制成的，不透明、有细微气孔和微弱的吸水性，击之声浊。瓷是以粘土、长石和石英制成，半透明，不吸水、抗腐蚀，胎质坚硬紧密，叩之声脆。我国传统的陶瓷工艺美术品，质高形美，具有高度的艺术价值，闻名于世界。
二、硅酸盐材料
4.陶瓷
生产过程：混合—成型—上釉—干燥—烧结—冷却—产品
二、硅酸盐材料
4.陶瓷
应用
二、硅酸盐材料
5.玻璃
玻
璃
简
介
玻璃用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸盐复盐。当混入了某些金属的氧化物或者盐类而生产显现出颜色的有色玻璃；通过物理或者化学的方法可制得钢化玻璃等。
彩色玻璃
装饰玻璃
二、硅酸盐材料
5.玻璃
生产过程：原料混合—粉碎—玻璃窑熔融（发生物变和化变）—产品
玻璃窑
产品
二、硅酸盐材料
5.玻璃
应用
二、硅酸盐材料
6.水泥
水
泥
简
介
水泥是黏土和石灰石为主要原料煅烧成熟料，再加适量石膏（有时还掺加混合材料或外加剂）磨细而成。水泥是粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料。
框架结构建筑
三峡大坝
二、硅酸盐材料
6.水泥
生产过程：原料混合—研磨—回转窑煅烧反应—加石膏—磨碎—产品
回转窑
水泥厂全貌
二、硅酸盐材料
6.水泥
应用
葛洲坝
核电站
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（1）硅元素在周期表中的位置
第三周期ⅣA族，金属与非金属的过渡位置
硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间，是应用最广泛半导体材料。
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（2）硅的存在形式——硅酸盐
水晶
玛瑙
漂亮但导电性差
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（3）高纯硅的制取
原料
产品
问题：写出生产高纯硅分步步化学方程式。标出每一步反应中硅元素的化合价。
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（4）高纯硅的用途
硅
晶片
太阳能汽车
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（5）二氧化硅简介
二氧化硅中没有单独的分子。化学性质比较稳定。不跟水反应。是酸性氧化物，不跟一般酸反应。氢氟酸跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的浓强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。二氧化硅的性质不活泼，它不与除氟、氟化氢以外的卤素、卤化氢以及硫酸、硝酸、高氯酸作用（热浓磷酸除外）。
二、新型无机非金属材料
1.硅和二氧化硅
（6）二氧化硅用途
普通硅酸盐如陶瓷、水泥、玻璃和耐火材料的原料
晶体SiO2
含SiO2的黏土
光学仪器
光纤
二、新型无机非金属材料
2.新型陶瓷
传统陶瓷
新型陶瓷——功能性陶瓷
简
介
举例
主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料经过粉碎、研磨、高温等工序生产。
采用人工合成的高纯度无机化合物为原料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料。它具有一系列优越的物理、化学和生物性能，其应用范围是传统陶瓷远远不能相比的，这类陶瓷又称为特种陶瓷或精细陶瓷。
氮化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、切削刀具、机械密封件、轴承、火箭喷嘴、
炉子管道等，
有非常广泛
的用途。
（1）新型陶瓷与传统陶瓷的比较
二、新型无机非金属材料
2.新型陶瓷
（2）新型陶瓷分类（按功能）及简介
高温结构陶瓷
压电陶瓷
透明陶瓷
超导陶瓷
组成
含有氮化硅、碳化硅和增韧金属氧化物三类材料，经高温烧结而成。
含有钛酸盐和锆酸盐等
主要成分有氧化铝、氧化钇等氧化物和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷
含Bi2Sr2Ca2Cu3O10等
性能
在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点
能将机械能转变为电能，即使声波震动产生的微小的压力能使其发生形变，陶瓷表面带电
优异的光学性能，耐高温，绝缘性好。
某一临界温度时电阻为零。
用途
是空间技术、军事技术、原子能工业、汽车发动机、高温电极及化工设备等领域。
滤波器、扬声器、超声波探测器和点火器等。
高压钠灯。激光器和高温探测窗等。
电力、交通（磁悬浮列车）和医疗等
二、新型无机非金属材料
3.碳纳米材料
富勒烯
碳纳米管
石墨烯
模型
性能
电子受体
相当高的强度和优良的电学性能
电阻率低、热导率高，很高强度
用途
有机太阳能电池以富勒烯做为电子受体材料，富勒烯衍生物与卟啉、二茂铁等形成多元体用于研究分子内能量等。
生产复合材料、电池和传感器等
光电器件、超级电容、电池和复合材料。动力电池和超轻海绵见教材24页图5-31.
谢谢