5.3无机非金属材料课件 2023-2024学年下学期高一化学人教版（2019）必修第二册

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 第1课时硅酸盐材料 1. 硅酸盐的结构 在硅酸盐中， Si 和0构成了 硅氧四面体，Si 在中心， 0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0相互连接。其结构示意图为： 一、硅酸盐材料 无机非金属材料一般含有硅、氧 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。 硅酸盐 硅氧四面体的结构示意图 栏目导航 用氧化物形式表示，如： Na₂O·SiO₂ 原 则 ：X金属氧化物·YSiO₂ ·ZH₂O 注意事项： ①元素化合价不变 ②原子比例不变 ③多种金属同时存在，活泼的写在前面 由Si、0、 金属(铝、铁、钙、镁、钾、钠等)等元素组成 的化合物的总称。 (2)书写：ʃ 用盐的化学式表示，如： Na₂SiO₃ 2. 硅酸盐 (1)定义： 硅酸盐 (3)硅酸盐的性质： 多数具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 (4)最简单的硅酸盐： Na₂SiO₃ ——水溶液俗称： 水玻璃、泡花碱 特性：水溶液有黏性 Na₂SiO₃+2HCl=2NaCl+H₂SiO₃ (胶体) Na₂SiO₃ + CO₂+H₂O = Na₂CO₃+ H₂SiO₃ (胶体) 强酸制弱酸：酸性：HCI>H₂CO₃ >H₂SiO₃ H₂SiO₃: 二元 弱酸，加热 易分解，失 水后变硅胶。 栏目导航 用途： 制备硅酸凝胶、木材防火剂、 肥皂填充剂、黏胶剂 硅酸盐 传统无机非金属材料 原料： 黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐) 反应条件： 高温烧结 历史： 新石器时代就能烧制 唐宋时期达到鼎盛： 青花瓷、唐三彩 China瓷都 应用： 生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 图5-20高压输电线路使用了网瓷地缘材料 栏目导航 图5-19 我国古代烧制的精美瓷器 陶 瓷 传统无机非金属材料 原料： 纯碱、石灰石和石英砂 反应条件： 高温熔融 工业设备： 玻璃窑 主要成分： Na₂SiO₃ 、CaSiO₃ 、SiO₂ SiO₂+Na₂CO₃ 高 Na₂SiO₂+Co₂t Sio₂+CaCo₃ CaSiO₂+CO₂t 应用： 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 反应方程式： 玻璃 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 传统无机非金属材料 特种玻璃 光日导航 传统无机非金属材料 原料： 黏土、石灰石、石膏 工业设备： 水泥回转窑 水泥 条件： 高温煅烧 石膏的作用： 调节水泥硬化速率 混凝土： 水泥、沙子和碎石等与水混合 随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系， 一系列新型无机非金属材料相继问世。 (1 )高纯度的含硅元素的材料： 单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光 学和电学性能。 ( 2 ) 含碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域广泛应用。 新型无机非金属材料 处于金属与非金 属的过渡位置，是 存在 原子结构示意图 应用最广泛的半导 体材料。 含量 存在形态 地壳中居 第二位 氧化物和硅酸盐 第三周期、第IVA族 新型无机非金属材料 1 . 硅 (1)硅元素的存在与结构 争航 (2)硅单质 灰黑色、具有金属光泽的固体 半导体材料，用于集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池等 新型无机非金属材料 栏目导航 图5-24 硅晶片是生产芯片的基础 材料 图5-25 硅太阳能电池 (3)硅的工业制备 步骤 粗硅的制取 粗硅与 HCl 反应 Si+3HCl -二二二 二 SiHCl₃+H₂ ↑ 反应化学方程式 1800~2000 ℃ SiO₂ +2C 二二二二二二二二二二二二二 新型无机非金属材料 栏目导航 粗硅的提纯 1100 ℃ H₂ 还原 SiHCl₃+H₂ Si+2C01 Si+3HCl 300 C 空间构型： 硅氧四面体 (2)物理性质 熔沸点高、硬度大、不溶于水 (3)用途 光导纤维、石英坩埚、建筑材料、 电器部件 结晶形： 石英、水晶、玛瑙、沙子 无定形：硅藻土 新型无机非金属材料 2. 二氧化硅 (1)存在形式 统称硅石 栏目导航 图5-26 光导纤维 新型无机非 装NaOH的试剂