5.3 无机非金属材料 课件-2021-2022学年人教版（2019）高中化学必修第二册

人教版2019高中化学必修第二册 第五章 化工生产中的重要非金属元素 第三节 无机非金属材料 【课程目标】 1.结合生活实际了解材料的类别，感受无机非金属材料的奇特性能，在高科技领域发挥的重要作用 2.了解陶瓷、玻璃、水泥等传统无机非金属材料的 生产原料、性能、用途 3.了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能、用途 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。 【情境引入】 材料——人类赖以生存和发展的物质基础 材料分类 按性质 金属材料 无机非金属材料 高分子材料 按用途 电子材料、航空航天材料核材料、建筑材料、能源材料、生物材料 其他 结构材料 传统材料 新型材料 功能材料 材料——人类赖以生存和发展的物质基础 无机非金属材料 传统（硅酸盐体系） 陶瓷、玻璃、水泥 新型 硅（半导体材料） SiO2(光纤) 新型陶瓷 高温结构（SiC、Si3N4等） 压电陶瓷（钛酸盐、锆酸盐等） 透明陶瓷（氧化铝等） 超导陶瓷 碳纳米材料 富勒烯、碳纳米管、石墨烯等 陶瓷 玻璃 水泥 【任务一：传统无机非金属材料--硅酸盐材料】 硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O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。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。 【资料卡片】 瓷器文化·千年传承（china） 原始青瓷 故宫十大珍宝瓷 一、传统陶瓷的制备： 以黏土（含水的铝硅酸盐）为主要原料，经高温烧结而成。 铝硅酸盐 长石(K2O·Al2O3·6SiO2) 云母(K2O·2Al2O3·6SiO2·2H2O) 高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O) 沸石(Na2O·Al2O3·3SiO2·2H2O) 石榴石(3CaO·Al2O3·3SiO2) 传统陶瓷的应用： 日用器皿 卫生洁具 二、玻璃 从奢侈品到渗入文明世界每一个角落平价商品——玻璃的秘密 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 二、玻璃 【资料卡片】 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。 普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化而制得。你能写出发生反应的化学方程式吗? 【思考与交流】 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ 未来已来——玻璃构成的一天 三、水泥——建筑的基石 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 1．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 【演练获得】 【任务二：新型无机非金属材料】 一、信息时代的核心元素——硅 一、信息时代的核心元素——硅 硅元素存在 硅酸盐 地壳中大多数矿物质 SiO2 天然硅石 结晶形 石英 水晶 玛瑙 无定形 硅的制备 ⑴SiO2+2C == Si+2CO ↑ (粗硅) 高温 ⑵Si+3HCl == SiHCl3+H2 高温 ⑶SiHCl3+H2 == Si+3HCl （高纯硅） 高温 若C过量： SiO2+3C == SiC + 2CO ↑ 高温 碳化硅(俗名：金刚砂) 工业上用焦炭还原石英砂可知制得含有少量杂质的粗硅 提纯 如何制备高纯度的硅？ 晶体硅的用途 集成电路 　　　 晶体管 Si导电