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

无机非金属材料 第五章 化工生产中的重要非金属元素 第三节 第一课时 无机非金属材料 阅读课本P19页第一自然段了解无机非金属材料的组成、性能、分类、用途 无机非金属材料 组成元素： 硅、氧等元素 性能： 耐高温、抗腐蚀、硬度高。特殊的光学、电学等性能 应用： 日常生活应用 航空航天领域 信息领域 新能源领域 分类 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 (玻璃、陶瓷 、水泥) (硅太阳能电池) 在硅酸盐中，Si和O构成了 ，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为两个四面体所共有，与2个Si相结合。其结构如右图所示。 一.硅酸盐材料 硅氧四面体 由硅元素、氧元素和金属元素组成的化合物。 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。 3．性质 2．结构 1．概念： 一.硅酸盐材料 知识拓展--硅酸盐的表示方法 硅酸盐矿物的成分复杂，多用金属氧化物和二氧化硅的形式表示它们的组成，如： 书写顺序：活泼金属氧化物--较活泼金属氧化物---二氧化硅--水 硅酸钠（Na2SiO3）→ Na2O·SiO2 高岭石（Al2H4Si2O9）→Al2O3·2SiO2·2H2O 钾云母（K2H4Al6Si6O24）→K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 二.传统无机非金属材料（多为硅酸盐材料）——陶瓷、玻璃、水泥 产品 原料 主要设备 主要成分 用途 陶瓷 —— 玻璃(普通) 水泥 黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐) 纯碱、石灰石、石英砂 黏土和石灰石以及其他辅料石膏 玻璃窑 水泥回转窑 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 硅酸盐 硅酸盐 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 建筑材料、光学仪器、各种器皿、高强度复合材料等 建筑和水利工程 二.传统无机非金属材料——陶瓷、玻璃、水泥 普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化而制得。你能写出发生反应的化学方程式吗? SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ 思考与交流： 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 特种玻璃 典例1． 九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法正确的是(　) A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品 B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英 C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高 D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐 课堂练习 【解析】陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。 C 三.新型无机非金属材料 在自然界只以化合物形式存在，如：硅酸盐及氧化物的形式存在，在地壳中含量排第二。 水晶（SiO2） 硅酸盐矿石 1、硅 （1)存在及含量 三.新型无机非金属材料 1、硅 （2）物理性质 灰黑色、有金属光泽、固体；熔沸点高、硬度大;导电性介于导体和绝缘体之间（半导体） 思考：能导电或有金属光泽的单质一定是金属吗？ 不一定，如：硅 三.新型无机非金属材料 1、硅 （3）化学性质 在常温下只能与氟气(F2)、HF、氢氧化钠反应；加热时能与氧气、氯气反应 ①稳定性：常温下三反应 Si+2F2 == SiF4 Si+2NaOH+H2O == Na2SiO3+2H2↑ Si+4HF == SiF4↑+2H2↑(与唯一酸反应) ②还原性：加热(高温)四反应 加热 Si+2Cl2 == SiCl4 加热 Si+O2 == SiO2 高温 Si+C == SiC (俗称：金刚砂) 高温 3Si+2N2 == Si3N4(高温陶瓷) 正四面体结构 化学性质比较稳定 三.新型无机非金属材料 1、硅 （4）用途 高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域，利用其半导体性能，可以制成计算机、通信设备和