5.3无机非金属材料 课件2022-2023学年下学期高一化学人教版（2019）必修第二册

无机非金属材料 年 级：高一年级 学 科：化学（人教版） 主讲人：苏烨琦 学 校：北京师范大学附属嘉兴南湖高级中学 ——“硅基物种”的崛起 基础教育精品课 页面统一为16:9宽幅画面比例尺寸；PPT统一格式为PPT或PPTX。 中文： 1. 课名：微软雅黑48号字； 2.（第一课时）：微软雅黑32号字； 3.学校名称：请填写全称； 4.学科、年级、主讲人、学校：华文楷体28号字（具体根据文字量可适当调整）。 英文 1.课名：字体以Times New Roman为主，字号一般使用32—36号，特别强调可以用40号； 2.（Period 1）：字体使用Arial，字号为28； 3.正文一般用24—28号，特别强调可用32号。 注意标点的规范（例如：中文省略号为……，可用Shift+数字键6打出中文省略号，英文省略号为…） 1 地壳中硅的存在 2 简明材料发展史 简明材料发展史 良渚文化——石钺 5000年前 良渚文化——玉琮 5000年前 石——自然赐予的含硅材料 花岗岩 成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 含量(%) 67-76 12-17 0.1-2.7 0.5-1.6 0.2-0.9 简明材料发展史 陶器——人类发明的第一种材料 河姆渡彩陶 兵马俑 唐三彩 青花 良渚黑陶 乐俑 汝窑水仙盆 7000年前 4500年前 秦 汉 唐 宋 元 粉彩 清 陶瓷 原料 设备 主要成分 性能 用途 黏土（硅铝酸盐） 陶瓷窑 铝硅酸盐 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 熔点高，硬度大，耐腐蚀、性质稳定 陶瓷工艺 简明材料发展史 玻璃——人类应用最广泛的透明材料 思考：制造玻璃用到的原料有哪些？生产条件怎样？ 玻璃 原料 设备 主要成分 性能 用途 思考：制造玻璃的基本反应原理是什么？ 石英(SiO2)、石灰石、碳酸钠、碳酸钾等 玻璃窑 硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2) 建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维等 透光性好，硬度大，无固定熔点，易加工 玻璃工艺 简明材料发展史 现代硅酸盐水泥广泛应用于建筑、桥梁 水泥工艺 原料 设备 主要成分 特性 用途 使用 主料：石灰石，黏土 辅料：适量的石膏(调节水泥硬化的速率） 水泥回转窑 硅酸三钙(3CaO·SiO2)、 硅酸二钙(2CaO·SiO2)、 铝酸三钙(3CaO·Al2O3) 遇水硬化（水硬性），硬化后性质稳定 大量用于建筑和水利工程 水泥砂浆：水泥+沙子+水 混凝土：水泥+沙子+碎石 钢筋混凝土：钢筋+水泥+沙子+碎石 C130高强度、低自重混凝土 新型水泥 新型 水泥 玻纤 水泥 变色 水泥 弹力 水泥 防水 水泥 导电 水泥 陶瓷 水泥 高强度、 高柔韧性 随空气湿度而变色 可预报天气 坚固，韧性， 耐腐蚀，抗氧化 防渗漏， 硬化不变形 膨胀系数小，高硬度，成本低 吸收电磁辐射， 保护灵敏仪器 硬度高 难溶 耐高温 耐腐蚀 陶瓷 玻璃 水泥 传统无机非金属材料 传统硅酸盐材料的特点 硅酸盐的结构——硅氧四面体 硅的原子结构 特殊的光电性能， 良好的半导体材料 晶体硅——新能源领域的基础材料 内蒙古库布其沙漠光伏发电基地 祝融号火星车的太阳能电板 晶体硅——信息领域的基础材料 高纯硅的需求 99.999999999% 几乎依赖进口 99.9999% 产量占全世界产量的一半 从沙子到芯片——高纯硅的提取 二氧化硅——信息传输的重要载体 简明材料发展史 石英玻璃光导纤维 信号不易衰减 添加标题 通信效率高 A B C D 通信量大 抗干扰性能好 光纤通信 光纤内窥镜 石英玻璃 添加标题 A 耐腐蚀 B C 耐高温 热稳定性好 二氧化硅的性质 1.热稳定性 热膨胀系数极小，可在1100℃长时间使用 2.除氢氟酸外不与其它酸发生反应 SiO2 + 4HF = SiF4 +2H2O 3.酸性氧化物 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O （硅酸钠溶液，俗称水玻璃，可用做黏合剂和防火剂。 实验室中，盛放碱液的试剂瓶不应使用玻璃塞，而应使用橡胶塞） 石英玻璃纤维 玻璃纤维 复合玻璃纤维 太空服 新型陶瓷的结构 二氧化硅 SiO2 氮化硅 Si3N4 碳化硅 SiC 新型陶瓷材料 复合陶瓷 航空发动机 超硬陶瓷 生物陶瓷 光学陶瓷 超导陶瓷 生物技术 应用领域 宇航科技 信息科学 能源技术 海洋科技 超导技术 A B D C E F “硅基”新型无机非金属材料的应用 材料的变革必将带来生产生活方式的巨大变革，“硅基材料”的