5.3 无机非金属材料 课件 2022-2023学年高一下学期人教版(2019)化学必修第二册

第三节 无机非金属材料 材料按照化学组成和特性来分： 无机非金属材料 金属材料 高分子材料： 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 塑料、合成橡胶、合成纤维 无机非金属材料 含有元素 硅、氧等元素 性能 耐高温、抗腐蚀、硬度高 特殊的光学、电学等性能 其中传统无机非金属材料多为________材料，通常包括___________________三种 硅酸盐 陶瓷、玻璃和水泥 你知道这些地标性建筑用到了哪些材料吗？ 一、传统无机非金属材料——硅酸盐材料 1. 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体结构 2. 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、耐腐蚀特点。 硅酸盐的结构： 1. 陶 瓷 黏土 (主要成分为含水的铝硅酸盐) 高温烧结而成 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 (人类最早使用的硅酸盐产品) 主要原料 反应原理 特 点 应 用 2、玻璃 玻璃 成分 原料 Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2 纯碱、石灰石和石英砂 SiO2 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2↑ 高温 高温 设备 玻璃窑 —————————— —————————— ——— 应 用 生产建筑材料、光学仪器和各种器皿、还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料等。 3. 水 泥 黏土 、石灰石 主要原料 反应原理 特 点 应 用 水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化 加适量石膏可调节水泥硬化速率 具有水硬性（与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬） 水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程 二、新型非金属材料 1、硅 硅元素：Si 在自然界的存在 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 硅酸盐 第三周期 第ⅣA族 硅 是一种亲氧元素，在自然界总是与氧相互结合 自然界的硅： ______单质硅 不存在 硅的化学性质 在常温下只能与氟气(F2)、HF、氢氧化钠反应，加热时能与氧气、氯气反应。 ①稳定性：常温下三反应 Si+2F2 == SiF4 Si+2NaOH+H2O == Na2SiO3+2H2↑ Si+4HF == SiF4↑+2H2↑(与唯一酸反应) ②还原性：加热(高温)三反应 加热 Si+Cl2 == SiCl4 加热 Si+O2 == SiO2 高温 Si+C == SiC(金刚砂) 硅的用途 硅晶片用于生产芯片 硅元素处于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，是应用最广泛的半导体材料。 晶体硅中的杂质会影响其导电性能，因此必须制备高纯度的硅。 工业上用焦炭还原石英砂可制得含有少量杂质的粗硅 SiO2+2C == Si+2CO ↑ (粗硅) 高温 该反应不能说明C的还原性强于Si 高纯硅的制备 工业上制备高纯硅， 一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。 ① SiO2 + 2C Si + 2CO↑ 1800 0C ~ 2000 0C ② Si + 3HCl SiHCl3 + H2 300 0C ③ SiHCl3 + H2 Si + 3HCl 1100 0C 价值5元的沙子 价值5000元的芯片 点沙 成金 由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列说法中错误的是 A．①②③均属于氧化还原反应 B．H2和HCl均可循环利用 C．SiO2是一种坚硬难熔的固体 D．X为CO2 D 2、二氧化硅 沙子 石英砂 玛瑙 水晶 SiO2 思考与交流 物理性质 化学稳定性 ▧硬度 ▧熔点 ▧水溶性 大 高 不溶于水 稳定 ❒根据SiO2的存在，请分析以下问题：SiO2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？ 二氧化硅的化学性质 ________氧化物 ▦与碱反应 SiO2 + 2NaOH 有粘性 ❒ 实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡 皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗? 思考 玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成有粘性的Na2SiO3， 使瓶塞与瓶口粘在一起而难以打开。 = Na2SiO3 + H2O （提示：玻璃中含有SiO2） 酸性 组织建设 你知道玻璃上的图案是如何刻上去的吗？ 二氧化硅的化学性质 特性 ▦与氢氟