5.3.1 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 课时1 无机非金属材料 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 课堂导入 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。 课堂学习 硅酸盐材料 我们之前学习过金属材料和有机高分子材料，今天将要学习无机非金属材料，那么材料可以如何分类呢？ 课堂学习 硅酸盐材料 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。 组成元素 常见分类 主要性能 重要用途 硅、氧等 传统无机非金属材料新型无机非金属材料 耐高温 抗腐蚀 硬度高 特殊的光学 电学等性能 日常生活应用 航空航天领域 新能源领域 信息领域 硅酸盐材料：由硅、氧和金属组成的化合物的总称。 性质：硬度高，大多数难溶于水(钾钠氨可溶)，耐高温、耐腐蚀。 结构：在硅酸盐中硅原子和氧原子构成了硅氧四面体，四面体通过顶角的氧彼此相连，每个氧原子为两个四面体所共有。 课堂学习 硅酸盐材料 硅酸盐的表示方法：简单硅酸盐一般直接用化学式表示，如Na2SiO3、CaSiO3；复杂硅酸盐一般用金属氧化物和二氧化硅的组合形式表示，例如长石(KAlSi3O8)：K2O·Al2O3·6SiO2。 改写 方法 书写 形式 氧化物顺序：活泼金属氧化物→较活泼金属氧化物→二氧化硅→水，氧化物之间用“·”隔开 实际 例子 钠长石(NaAlSi3O8)不能写成1/2Na2O·1/2Al2O3·3SiO2， 应写成Na2O·Al2O3·6SiO2 化学 计量数 配置原则：各元素原子总个数比值符合原来的组成，若出现分数应化为整数。 课堂学习 硅酸盐材料 常见的硅酸盐材料分为三类： 陶瓷、普通玻璃、普通水泥。 陶瓷：原料——黏土； 玻璃：原料——纯碱、石灰石和石英砂； 水泥：原料——黏土和石灰石， 加适量石膏。 陶瓷：Al2O3·2SiO2·2H2O 玻璃：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2； 水泥：硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)。 课堂学习 材料 原料 设备 主要成分 性能 应用 陶瓷 粘土 陶瓷窑 含水的铝硅酸盐 陶瓷具有抗氧化 抗酸碱腐蚀 耐高温 绝缘 易成型等 生产建筑材料 绝缘材料 日用器皿 卫生洁具等 普通水泥 石灰石 粘土 石膏 水泥回转窑 硅酸盐 水硬性 硬化后稳定 不能抗酸的腐蚀(成分有碳酸盐) 石膏作用是调节水泥硬化速率 一种非常重要的建筑材料 大量用于建筑和水利工程 硅酸盐材料 材料 原料 设备 主要成分 性能 应用 陶瓷 普通水泥 课堂学习 玻璃的生产原理能否用来比较硅酸和碳酸的酸性强弱，若不能，应该如何比较？ 材料 原料 设备 主要成分 性能 应用 玻璃 纯碱 石灰石 石英砂 玻璃窑 硅酸钠 硅酸钙 二氧化硅 透光性好、硬度大、无固定熔沸点，在一定温度范围内软化 生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料 硅酸盐材料 无机非金属材料的生产都需要发生复杂的物理和化学变化，陶瓷和水泥的生产原理相对复杂，并不要求掌握，玻璃的生产过程如下： Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2↑ CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2↑ 课堂学习 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。其中有一些是高纯度的含硅材料，如单晶硅、二氧化硅等，具备特殊的光学和电学性能，是现代信息技术的基础材料；还有一些含有C、N等其他元素，在航天、能源和医疗等领域有着广泛的应用。 新型无机非金属材料 硅是一种亲氧元素，在自然界中只以化合态(二氧化硅和硅酸盐)存在。 硅的含量丰富，广泛存在于岩石、沙子和土壤中，地壳中含量占第二位。 硅单质有晶体硅和无定形硅，物理性质： 灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体； 熔、沸点高、硬度大； 晶体硅是良好的半导体。 课堂学习 Si位于第三周期、第IVA族，处于金属与非金属的过渡位置，因此导电性介于导体和绝缘体之间，是应用最为广泛的半导体材料，硅也是信息技术的关键材料。 新型无机非金属材料 根据硅的位置与结构可以推测其化学性质并不活泼，常温下，除氢氟酸、氟气、强碱外不跟其他物质(如O2、Cl2、硫酸)等反应，但在加热条件下，能跟一些非金属反应