第5章 第3节 无机非金属材料（课件+练习）-新教材高中化学必修第二册【优化指导】人教版

第三节　无机非金属材料 学习目标 1.知道传统的无机非金属材料陶瓷、玻璃、水泥的制备原料、成分及其主要应用。 2．结合具体实例了解新型无机非金属材料的结构特点、性能及其主要应用。 3．了解制备高纯度硅的化学原理。 4．能从材料组成的角度对生活中常见的材料进行分类，能根据使用需求选择适当的材料能解释使用注意事项，并能科学合理使用。 知识点一　传统无机非金属材料——硅酸盐产品(★★) 无机非金属材料根据组成、性能和应用的不同可分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两种，其中传统无机非金属材料多为硅酸盐材料，通常包括陶瓷、玻璃和水泥三种。 陶瓷 玻璃 水泥 原料 __黏土__ __纯碱、石灰石、石英砂__ __石灰石、黏土__ 及其他辅料 设备 陶瓷窑 玻璃窑 水泥回转窑 成分 普通玻璃： 　Na2SiO3、CaSiO3、SiO2　 性能 __硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点__ 应用 生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿和卫生洁具等 生产建筑材料、光学仪器、和各种器皿，制造玻璃纤维、用于高强度复合材料等 大量用于建筑和水利工程 [点拨]　(1)传统无机非金属材料都是以含硅物质为原料，经过高温发生复杂的物理、化学变化制成，产品都为硅酸盐。 (2)生产中采用不同的原料和工艺，也可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃。例如，利用含有铅的原料可制得光学玻璃；加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃；加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃。 想一想 为什么硅酸盐产品大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点？ 提示　在硅酸盐中，Si和O通过共价键构成了硅氧四面体，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，这样的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、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。 1．(2019·全国卷Ⅰ，7)陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是(　　) A．“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁 B．闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成 C．陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐 D．陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点 A　[A项、氧化铁为红棕色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，错误；B项、秦兵马俑是陶制品，陶制品是由粘土或含有粘土的混合物经煅烧而制成的，正确；C项、陶瓷的主要原料是黏土，其主要成分是硅酸盐，正确；D项、陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐的化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化的特点，正确。] 2．下列有关硅酸盐产品的说法不正确的是(　　) A．水泥具有水硬性 B．玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英 C．玻璃有固定的熔沸点 D．陶瓷是人类最早使用的硅酸盐产品 C　[A．水泥具有水硬性，水泥遇水后，能在水中硬化并继续增长其强度的性质，跟水作用形成胶状物并成固体，水硬性最能代表水泥性质，故A正确；B．生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英，故B正确；C．玻璃是混合物，一般混合物都没有固定的熔沸点，故C错误；D．陶瓷是人类最早使用的硅酸盐产品，故D正确。] 知识点二　新型无机非金属材料(★) 1．硅的存在及高纯硅的制备 (1)存在：硅是一种亲氧元素，在被氧气气氛包围的地球上，主要以硅酸盐和氧化物等化合物的形式存在，没有游离态的单质硅，单质硅可以通过人工方法制得。 (2)高纯硅的制备 　　　①　　　　 　②　　　　　　③ 其中涉及的主要化学反应为： ①　SiO2＋2CSi＋2CO↑　 ②　Si＋3HClSiHCl3＋H2　 ③　SiHCl3＋H2Si＋2HCl　 2．几种新型无机非金属材料 (1)硅和二氧化硅 ①高纯硅半导体制造芯片和硅太阳能电池。 ②二氧化硅通信容量大、抗干扰性好、通信效率高光导纤维 (2)新型陶瓷 新型材料 成分 性能 主要应用[来源:学科网] 金刚砂 碳化硅 (SiC) 硬度大、耐高温、抗氧化 磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料 高温结 构陶瓷 碳化硅、氮化硅、金属氧化物 耐高温、抗氧化、耐腐蚀 用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等 压电陶瓷 钛酸盐、锆酸盐等 能实现机械能和电能的相互转化 用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等 透明陶瓷 氧化铝、氧化钇等透明陶瓷；氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷 具有优异的光学性能、耐高温、绝缘性好 用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 临界温度下具有超导性 用于电力、交通、医疗领域等 (3)碳