5.3 无机非金属材料-【备课好帮手】2022-2023学年高一化学同步教学课件（人教版2019必修第二册）

第五章 化工生产中重要的非金属元素 第三节 无机非金属材料 硅酸盐矿物 水晶(SiO2) 玛瑙(SiO2) 陶瓷、玻璃、水泥，在日常生活中随处可见 你知道它们的主要成分是什么吗？ 思考与交流 无机非金属材料 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。 一、硅酸盐材料 (1)概念：由硅元素、氧元素和金属元素组成的化合物。 (2)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。 [SiO2]四面体结构 1. 硅酸盐及其结构 无机非金属材料 (3)特点：硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 (4)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成。 例如：硅酸钠 Na2SiO3 表示：Na2O·SiO2 镁橄榄石 Mg2SiO4 表示：2MgO·SiO2 高岭石 Al2Si2O5(OH)4 表示：Al2O3·2SiO2·2H2O 但化学式前面的系数不能为分数 正长石 KAlSi3O8 表示： 钾云母(KH2Al3Si3O12) 表示： K2O·Al2O3·6SiO2 K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 表示顺序是： 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水， 活泼金属氧化物 无机非金属材料 白色固体，具有黏合性，可溶于水。是制备硅胶和木材防火剂等的原料。 Na2SiO3水溶液俗称：水玻璃 Na2SiO3 2. 最简单的硅酸盐——Na2SiO3 无机非金属材料 (1)物理性质： Na2SiO3是一种白色固体，可溶于水；其水溶液俗称水玻璃，呈粘稠状。可保存于玻璃瓶中，但不能使用玻璃塞，要用橡胶塞。 (2)用途：防火剂、黏胶剂 (3)化学性质：水溶液显碱性，能与盐酸、CO2等反应。 Na2SiO3 + 2HCl === H2SiO3↓ + 2NaCl Na2SiO3 + CO2+H2O === H2SiO3↓+ Na2CO3 硅酸钠要密封保存 无机非金属材料 3. 传统无机非金属材料——硅酸盐材料 陶瓷 水泥 硅酸盐 材料 玻璃 Na2SiO3 、CaSiO3 、 SiO2 硅酸盐 硅酸盐 无机非金属材料 陶瓷 原料： 历史： 应用： 黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐Al2O3·2SiO2·2H2O) 青花瓷、唐三彩 生产建筑材料、 绝缘材料、 日用器皿、 卫生洁具等 China 反应条件： 高温烧结 瓷都 新石器时代就能烧制 唐宋时期达到鼎盛： 3. 传统无机非金属材料——硅酸盐材料 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 玻璃 原料： 工业设备： 应用： 纯碱、石灰石和石英砂（Na2CO3、CaCO3、SiO2） 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 反应条件： 高温熔融 反应方程式： SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ 主要特性：非晶体，无固定的熔点 加入元素或物质 玻璃特性 用途 含铅原料 光学玻璃：透光性好，折射率高 制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜 硼酸盐 耐化学腐蚀、耐温度急剧变化 制造可用于实验室使用的玻璃仪器 金属氧化物或盐 彩色玻璃 用于建筑和装饰 特种玻璃 （Co2O3、CuO） 玻璃的种类 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