5.3新型无机非金属材料 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（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 硅酸盐材料 材料按照化学组成和特性分类 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 陶瓷，玻璃，水泥 硅和SiO2，新型陶瓷，碳纳米材料 硅酸盐材料 传统无机非金属材料 陶瓷 陶瓷 原料 历史 应用 黏土 ( 含水的铝硅酸盐 ) 青花瓷、唐三彩 China 瓷都 生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 玻璃 原料： 纯碱、石灰石和石英砂 主要成分： Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2 反应方程式： SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ 水泥 原料 工业设备 黏土和石灰石 水泥回转窑 混凝土 水泥、沙子和碎石等与水混合 条件 高温煅烧 石膏(调节水泥硬化速率) 陶瓷 玻璃 水泥 主要原料 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 主要成分 Al2O3·2SiO2·2H2O Na2CO3、CaCO3、SiO2 硅酸二钙、铝酸三钙等 反应原理 高温烧结而成 高温下发生复杂的物理和化学变化 用途 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 建筑材料、光学仪器和各种器皿、制造玻璃纤维用于高强度复合材料等 制混凝土，大量用于建筑和水利工程 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。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为两个四面体所共有，与2个Si相结合。 【资料卡片】硅酸盐结构 大多硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等 特点 概念 由硅元素、氧元素和金属元素组成的化合物。 【资料卡片】硅酸盐结构 1.物理性质 易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色黏稠的液体，黏性很强。 硅酸钠水溶液呈碱性，易吸收空气中CO2而变质 Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3 3.具体应用 ① Na2SiO3溶液（水玻璃）——木材防火、黏胶剂等 ②制备硅酸 2.化学性质 硅酸钠 广东一直是我国对外交流的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。下列文物主要由硅酸盐制成的是 文物 选项 A.南宋鎏金饰品 B.蒜头纹银盒 C.广彩瓷咖啡杯 D.铜镀金钟座 课后练习 新型无机非金属材料 新型无机非金属材料 新型无机非金属材料 （二）含碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域广泛应用。 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，常见类型有两种： （一）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。 硅的存在 含量：地壳中居第二位 存在形态：氧化物和硅酸盐（化合态） 硅的结构 元素周期表中的位置：第三周期 第ⅣA族 原子结构示意图： Si +14 8 4 2 硅 硅的物理性质 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、脆而硬的固体 晶体结构类似于金刚石，其熔点和沸点很高，硬度大 导电性介于导体和绝缘体之间，良好的半导体材料 硅物理性质 常温下，化学性质不活泼，但可以和F2、氢氟酸和强碱溶液发生反应发生反应。 Si＋2F2=SiF4 Si＋4HF=SiF4↑＋2H2↑ Si＋2NaOH＋H2O=Na2SiO3＋2H2↑ 硅的化学性质 硅的化学性质 硅在加热条件下还可以和很多非金属单质反应。 硅的化学性质 硅的制备 硅的制备 （1）粗硅的制备： SiO2+2C 1800~2000℃ Si(粗) +2CO↑ （2）粗硅的提纯∶ Si(粗)＋3HCl 300℃ SiHCl3+H2; SiHCl3+H2 1100℃ Si(纯)＋3HCl。 硅的制备 半导体材料、太阳能电池、计算机芯片 硅的用途 存在 结构 物理性质：熔点高；硬度大；不溶于水 石英、水晶、玛瑙、沙子 空间构型：硅氧四面体（空间网状） 二氧化硅 结晶形： 氢氟酸可以刻蚀玻璃 二氧化硅化学性质 ①沙子是基本的建筑材料。 ②纯净的SiO2是现代光学及光纤制品的基本原料，可以制作光导纤维。③石英和玛瑙制作饰物和工艺品 ④ 石英坩埚 二氧化硅用途 为什么实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？ 因为玻璃中含有SiO2，会与NaOH溶液反应生成硅酸钠，使瓶塞与瓶口粘在一起而打不开。 实验室能否用玻璃瓶盛装氢氟酸（HF）？ 实验室用塑料瓶来盛装HF SiO2既能与HF酸反应又能和NaOH反应，所以它是两性氧化物？ 错。因为SiO2 + 4HF== SiF4 ↑+2H2O，生成的SiF4 不属于盐。 思考 新型陶瓷 组成 特性和功能 在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能 实例 SiC 具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料 具有优异的高温抗氧化性能，使用温度可达1600℃，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料 新型陶瓷 碳纳米材料 1.下列关于SiO2的说法错误的是（ ） A．与NaOH溶液反应生成盐 B．高温下能与CaO反应生成盐 C．纯净的SiO2是光纤制品的基本原料 D．能与氢氟酸反应，属于碱性氧化物 D 随堂测试 2.（2022·浙江）下列说法不正确的是(     ) A. 晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，常用于制造光导纤维 B. 高压钠灯发出的黄光透雾能力强、射程远，可用于道路照明 C. 氧化铝熔点高，常用于制造耐高温材料 D. 用石灰右石膏法对燃煤烟气进行脱硫，同时可得到石膏 随堂测试 D $$