5.3 无机非金属材料（课件）-【优选课堂】2022-2023学年高一化学同步备课系列（人教版2019必修第二册）

第三节　 无机非金属材料 知道陶瓷、玻璃、水泥的主要组成。 2 课程学习目标 了解并掌握硅、二氧化硅的性质，了解二者在生产、生活中的应用。 1 根据无机非金属材料在生产、生活中的应用来研究材料的性能及应用，认识到材料对生产、生活的影响。 3 新课导入 请同学们想一想这些地标建筑可能会用到哪些材料，列举一下。 水泥，玻璃 那么你知道水泥，玻璃在化学上属于什么材料吗？ 传统硅酸盐材料 以含硅物质为原料，经加工制得硅酸盐产品的工业称为硅酸盐工业。 如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业都属硅酸盐工业。 硅酸盐工业的特点： (1)原料：含硅的物质、碳酸盐等。 (2)反应条件：高温。 (3)反应原理：复杂的物理、化学变化。 (4)生成物：硅酸盐。 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 传统硅酸盐材料 1.无机非金属材料 1 传统硅酸盐材料 2.传统无机非金属材料 1 传统硅酸盐材料 陶瓷 玻璃 水泥 2.传统无机非金属材料 (1)陶瓷 生产原料：黏土（Al2O3·2SiO2·2H2O ） 生产设备：陶瓷窑 生产过程：混合-成型-干燥-烧结-冷却 反应原理：复杂的物理、化学变化 主要性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型 1 传统硅酸盐材料 (2)玻璃 生产原料：纯碱、石灰石、石英（Na2CO3、CaCO3、SiO2） 生产设备：玻璃熔炉 反应原理：复杂的物理、化学变化 主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 主要特性：非晶体，无固定的熔点 1 传统硅酸盐材料 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ (2)玻璃 1 传统硅酸盐材料 种类 特性 用途 石英玻璃 膨胀系数小，耐酸碱，强度大，滤光 化学仪器，高压水银灯，紫外灯，光导纤维，压电晶体等 光学玻璃 透光性能好，有折光和色散性 眼镜片，照相机，显微镜，望远镜用凸凹透镜等光学仪器 玻璃纤维 耐腐蚀，不怕烧，不导电，不吸水，隔热，吸声，防蛀虫 太空飞行员的衣服，玻璃钢等 钢化玻璃 耐高温，耐腐蚀，强度大，质轻，抗震裂 运动器材，微波通讯器材，汽车，火车窗玻璃等 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。 【资料卡片】 (3)水泥 生产原料：石灰石、黏土+适量石膏（CaCO3、Al2O3·2SiO2·2H2O ） 生产设备：水泥回转窑 主要成分：硅酸三钙(3CaO•SiO2)、硅酸二钙(2CaO•SiO2)、铝酸三钙(3CaO•Al2O3)等 反应原理：复杂的物理、化学变化 主要特性：水泥具有水硬性 1 传统硅酸盐材料 新型无机非金属材料 传统的硅酸盐材料有什么优、缺点？ 优点：抗腐蚀、耐高温； 缺点：质脆、经不起热冲击。 新型无机非金属材料有哪些特性？ ① 承受高温，强度高。② 具有光学特性。 ③ 具有电学特性。 ④ 具有生物功能。 2 新型无机非金属材料 1．硅和二氧化硅 (1) 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 2 新型无机非金属材料 1．硅和二氧化硅 (2)存在及物理性质 硅在地壳中含量仅次于氧，居第2位，硅在自然界的存在形态：没有 游离态，只有化合态-----二氧化硅、硅酸盐 硅单质：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，是很好的半导体材料！ 2 新型无机非金属材料 1．硅和二氧化硅 (3)单质硅的制备 2 新型无机非金属材料 制粗硅SiO2 +2C == Si + 2CO↑ 高温 粗硅 在高温下让粗硅（Si）与氯气（Cl2）反应，其产物在高温下被H2还原而得到较纯的硅 SiCl4+2H2===Si+4HCl 高温 （高纯硅 99.9999999％） 提纯硅 Si + 2Cl2=== SiCl4 高温 粗硅 1．硅和二氧化硅 (4)用途 集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、 硅的合金可用来制造变压器铁芯等。 2 新型无机非金属材料 1．硅和二氧化硅 (5)硅的工业制取 工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原