5.3 无机非金属材料 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）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 新课导入 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。 材料 金属材料 无机非金属材料 有机高分子材料 材料——人类赖以生存和发展的物质基础 学习内容 1.了解硅及二氧化硅的主要性质及这些性质在材料中的应用。 2.了解硅在半导体工业和二氧化硅在现代通信业的重要应用，传统的硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料在生产、生活中的重要应用。 3.体会组成材料的物质的性质与材料性能的密切关系，认识新材料的开发对人类生产、生活的重要影响，学会关注与化学有关的社会热点问题。 目录 01 硅酸盐材料 02 新型无机非金属材料 01.硅酸盐材料 硅的原子结构示意图 碳的原子结构示意图 最外层电子数都是4个 即不容易得到电子，也不容易失去电子。 化学性质稳定 1.硅酸盐是什么结构？ 2.为什么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？ 思考： 硅酸盐的结构 结构：硅氧四面体是硅酸盐晶体结构中的基本构造单元。它是由位于中心的1个硅原子结合4个氧原子，氧原子在正四面体的4个顶角上。许多这样的四面体还可以通过顶角的氧原子相互连接，每个氧原子为两个正四面体共有，与2个硅原子相结合。在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。 性质：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。 02 01 03 陶瓷 玻璃 水泥 传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，在日常生活中随处可见，如制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥等。硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称,它们种类繁多、组成各异、结构复杂，在自然界中广泛存在。 主要原料：黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐） 特点：抗氧化、耐酸碱腐蚀、耐高温、绝缘 一、陶瓷 用途：建筑材料、绝缘材料、日常器皿、卫生洁具 陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。 二、玻璃 主要原料：纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2） 生产设备：玻璃窑 反应原理：SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 ↑ SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑ 主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2 特点：无固定熔点，在一定温度范围内软化， 可加工成玻璃制品 用途：建筑材料、光学仪器、各种器皿、 还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料 高温 高温 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。 加入金属氧化物的彩色玻璃 含铅的光学玻璃 加入硼酸盐制造的耐腐蚀耐高温的玻璃 三、水泥 主要原料：黏土和石灰石 生产设备：水泥回转窑 条件：高温煅烧，发生复杂的物理和化学变化 主要成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等 用途：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。 总结 陶瓷 玻璃 水泥 主要原料 主要成分 反应原理 用途 黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐） 纯碱、石灰石、石英砂（主要成分是SiO2） 黏土、石灰石 硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等 Na2CO3、CaCO3、SiO2 Al2O3·2S