5.3 无机非金属材料-【轻松课堂】2023-2024学年高一化学同步备课课件（人教版2019必修第二册）

第五章•第三节 无机非金属材料 无机非金属材料 材料 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 金属单质 合金 材料的分类 （按化学组成和特性来分） 1. 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体 2. 每个Si结合4个O，Si在中心，O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O相互连接，每个O为两个四面体所共用，与2个Si相结合。 一、传统无机非金属材料——硅酸盐材料 3. 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。 一、传统无机非金属材料——硅酸盐材料 传统无机非金属材料--硅酸盐材料 陶瓷 玻璃 水泥 陶瓷 水泥 玻璃 一、传统无机非金属材料 5 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 1. 陶 瓷 一、传统无机非金属材料 石英砂 (主要成分SiO2)、纯碱、石灰石 主要原料 反应原理 主要成分 高温下发生复杂的物理和化学变化制得 Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 2. 玻璃 玻璃无固定的熔沸点。 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ 一、传统无机非金属材料 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符合材料等。 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 用含铅的原料制造的光学玻璃 一、传统无机非金属材料 黏土 、石灰石 主要原料 反应原理 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 3. 水泥 一、传统无机非金属材料 特 点 具有水硬性（与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬） 应 用 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 一、传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 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。 含碳、氮等其他元素： 在航天、能源和医疗等领域广泛应用。 二、新型无机非金属材料 +14 2 8 4 Si 第三周期、第IVA族，处于金属和非金属的过渡位置，半导体材料 在地壳中含量居第二位 1. 硅 二、新型无机非金属材料 岩石 沙子（SiO2） 土壤 思考：通过下列图片总结归纳出硅元素在自然界中的存在形式？ 二、新型无机非金属材料 硅在自然界中只有化合态，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。 玛瑙（ SiO2 ） 水晶、石英（ SiO2 ） 硅酸盐矿石 硅是一种亲氧元素，在自然界中它总是与氧相互化合的。 二、新型无机非金属材料 颜色 状态 硬度 熔沸点 导电性 灰黑色、 有金属光泽 固体 大 高 介于导体和 绝缘体之间 硅的正四面体结构 物理性质 二、新型无机非金属材料 ① 常温下能与氟气、氢氟酸、强碱等反应 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ ② 加热时能与氧气、氯气、碳等反应 化学性质 应 用 ①良好的半导体材料 ②计算机芯片 ③太阳能电池 二、新型无机非金属材料 高纯Si SiHCl3 粗硅 廉价的沙子 石英砂 主要成分：SiO2 1800-2000℃ 98%纯度 H2 HCl 焦炭 1100℃ 300℃ 99.999%纯度 三氯硅烷 SiO2+2C ======= Si+2CO↑(粗硅) 1800~2000 ℃ Si+3HCl ==== SiHCl3+H2↑ 300 ℃ SiHCl3+H2 ==== Si+3HCl（高纯硅） 1100 ℃ 工业制取 从沙滩到用户 二、新型无机非金属材料 沙子 石英砂 玛瑙 水晶 SiO2 2. 二氧化硅 二、新型无机非金属材料 二、新型无机非金属材料 ——硅藻土 ——石英、水晶、玛瑙、沙子 结晶形 无定形 统称硅石 存在形式 二氧化硅的存在 硬度大、熔沸点高、常温下为固体、难溶于水、不导电、立体网状结构 物理性质 空间构型 硅氧四面体（空间网状） 二、新型无机非金属材料 ① 具有酸性氧化物的通性（类比CO2） a. 不溶于水，不与水反应（特殊） SiO2 + CaO CaSiO3 高温 b. 与强碱反应 c. 与碱性氧化物反应 SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O 化学性质 Si SiO2 H2SiO3 Na2SiO3 Na2SiO3可溶于水，其水溶液俗名水玻璃，有粘性 应用：