高二化學(xué)無機非金屬材料2

無機非金屬材料

同學(xué)們，以下工業(yè)建筑及生活用品都是有那些材料構(gòu)成的？水泥玻璃中國陶瓷珍品之清彩瓷中國陶瓷珍品之清青花唐三彩思考與交流

通過，以上幻燈片提示，誰能說出什么是硅酸鹽材料？自然界中那些物質(zhì)是硅酸鹽或硅的氧化物？傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品以什么物質(zhì)為原料生產(chǎn)？原料又有什么結(jié)構(gòu)特殊性？陶瓷、水泥、玻璃等是硅酸鹽材料；沙石、黏土、石英、石棉、高齡石等許多礦物是硅酸鹽或硅的氧化物；傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品以黏土、鉀長石和鈉長石為原料。結(jié)構(gòu)中都含有硅氧四面體

特點：穩(wěn)定性高、硬度高、熔點高、難溶于水、絕緣、耐腐蝕等1.陶瓷(China)主要原料：黏土傳統(tǒng)生產(chǎn)過程：混和、成型、枯燥、燒結(jié)、冷卻反響原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化主要成分：硅酸鹽主要特性：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等優(yōu)點。

一、傳統(tǒng)硅酸鹽材料陶瓷器制造過程示意圖你能說出陶釉的成分嗎？

金屬及金屬氧化物，如紅色Cu2O。我國古代人民真?zhèn)ゴ螅蛩麄儗W(xué)習(xí)！二、玻璃1.原

料：純堿、石灰石和石英2.主要設(shè)備：玻璃熔爐

3.生產(chǎn)過程：原料粉碎，玻璃熔爐中強熱，成型冷卻4.反響原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，主要反響Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑

高溫

CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑

高溫5.主要成分：Na2SiO3?CaSiO3?SiO2

6.主要性能：玻璃態(tài)物質(zhì)，沒有固定的熔點，在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化?！睳a2O?CaO?6SiO2〕玻璃的制造過程普通玻璃光學(xué)玻璃石英玻璃鋼化玻璃光學(xué)玻璃鋼化玻璃2.水泥：主要原料：黏土和石灰石主要設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程：生料研磨，高溫煅燒得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸鹽水泥輔助原料：石膏—作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速度水泥回轉(zhuǎn)窯主要成分：硅酸三鈣(3CaO?SiO2)、

硅酸二鈣(2CaO?SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO?Al2O3)等主要性能：水硬性主要用途：建筑、修路。

如：水泥砂漿、混凝土、鋼筋混凝土。反響原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化學(xué)與問

你聽說過豆腐渣工程嗎，產(chǎn)生現(xiàn)象的原因很多，但都與水泥標號有關(guān)，查閱資料了解水泥標號有關(guān)問題。定義：特性：種類：具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊功能〔性質(zhì)〕的新材料。能承受高溫、強度大：氮化硅陶瓷〔耐1200OC)具有光學(xué)特性：光導(dǎo)纖維具有電學(xué)特性：K3C60超導(dǎo)體具有生物功能：如Ca3(PO4)2系陶瓷用途：氮化硅陶瓷光導(dǎo)纖維醫(yī)學(xué)、日常生活、交通、通訊、機械、建筑航空、航天等二、新型無機非金屬材料碳化硅SiC,俗稱金剛砂。熔點高(2450℃),硬度大(9.2),是重要的工業(yè)磨料。如其中摻入某些雜質(zhì),會使之出現(xiàn)半導(dǎo)體,作為高溫半導(dǎo)體,用于電熱元件。作為高溫結(jié)構(gòu)陶瓷,日益受到人們的重視。它最適宜的應(yīng)用領(lǐng)域是高溫、耐磨和耐蝕的環(huán)境,現(xiàn)已用作火箭噴嘴,熱電偶保護管,熱交換器和耐磨、耐蝕的零件。碳化硅制成的渦輪葉片

1、新型陶瓷氮化硅陶瓷〔Si3N4〕是灰白色固體，硬度為9，是最硬的材料之一。它的導(dǎo)熱性好且膨脹系數(shù)小，可經(jīng)受低溫高溫、驟冷驟熱反復(fù)上千次的變化而不破壞，因此是十分理想的高溫結(jié)構(gòu)材料。科技人員發(fā)現(xiàn)，如果用耐高溫的陶瓷，如氮化硅陶瓷等代替合金鋼制造陶瓷發(fā)動機，其工作溫度可達1300℃～1500℃。

美國軍方曾做過一次有趣的實驗：在演習(xí)場200米跑道的起跑線上，停放著兩輛坦克，一輛裝有500馬力的鋼質(zhì)發(fā)動機，而另一輛裝有同樣馬力的陶瓷發(fā)動機。陶瓷發(fā)動機果然身手非凡，那輛坦克僅用了19秒鐘就首先到達終點，而鋼質(zhì)發(fā)動機坦克在充分預(yù)熱運轉(zhuǎn)后，用了26秒才跑完全程。其奧秘就在于陶瓷發(fā)動機的熱效率高，不僅可節(jié)省30％的熱能，而且工作功率比鋼質(zhì)發(fā)動機提高45％以上。另外，陶瓷發(fā)動機無需水冷系統(tǒng)，其密度也只有鋼的一半左右，這對減小發(fā)動機自身重量也有重要意義。

交流1、新興陶瓷材料具有那些優(yōu)良的性能？2、碳化硅結(jié)構(gòu)同硅相似，分析其可能的性質(zhì)。3、寫出制取碳化硅、氮化硅的化學(xué)反響方程式。SiO2+3C=SiC+2CO↑3Si+2N2=Si3N43SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl原子晶體

單晶硅在日常生活中是電子計算機、自動控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。電視、電腦、冰箱、電話、手表、汽車，處處都離不開單晶硅材料，單晶硅作為科技應(yīng)用普及材料之一，已經(jīng)滲透到人們生活中的各個角落。

單晶硅在火星上是火星探測器中太陽能轉(zhuǎn)換器的制成材料。火星探測器在火星上的能量全部來自太陽光，探測器白天休息--利用太陽能電池板把光能轉(zhuǎn)化為電能存儲起來，晚上則進行科學(xué)研究活動。也就是說，只要有了單晶硅，在太陽光照到的地方，就有了能量來源。

單晶硅在太空中是航天飛機、宇宙飛船、人造衛(wèi)星必不可少的原材料。人類在征服宇宙的征途上，所取得的每一步進步，都有著單晶硅的身影。航天器材大部分的零部件都要以單晶硅為基礎(chǔ)。離開單晶硅，衛(wèi)星會沒有能源，沒有單晶硅，航天飛機和宇航員不會和地球取得聯(lián)系，單晶硅作為人類科技進步的基石，為人類征服太空作出了不可磨滅的貢獻。

單晶硅在太陽能電池中的應(yīng)用高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料。在光伏技術(shù)和微小型半導(dǎo)體逆變器技術(shù)飛速發(fā)展的今天，利用硅單晶所生產(chǎn)的太陽能電池可以直接把太陽能轉(zhuǎn)化為光能，實現(xiàn)了邁向綠色能源革命的開始。由硅石粗硅高純多晶硅〔純度在9個“9”以上(99.9999999％以上)單晶硅〔1〕粗硅的制備：又稱工業(yè)硅，純度在95％99％的硅〔反響要點高溫1600℃1800℃〕〔2〕SiHCl3的制備多用粗硅與枯燥氯化氫在200℃以上反響：Si十3HCl==SiHCl3+H2〔3〕精餾提純后的SiHCl3用高純氫氣復(fù)原得到多晶硅SiHCl3十H2==Si十3HCl2、現(xiàn)代信息技術(shù)材料----單晶硅

SiO2(s)十2C(s)＝Si(s)十2CO(g)

閱讀：科學(xué)視野—太陽能電池3.石墨、金剛石、C60新材料誕生新技術(shù)討論1.高壓合成金剛石的局限性？2.化學(xué)氣相沉積法制造金剛石薄膜的原理是什么？注意：金剛石石墨C60之間的關(guān)系？碳的三種物質(zhì)形態(tài)C60金剛石石墨C60及其應(yīng)用前景

C60的發(fā)現(xiàn)

1985年，美國科學(xué)家克羅托〔H.W.K.kroto)等用質(zhì)譜儀,嚴格控制實驗條件,得到以C60為主的質(zhì)譜圖。由于受建筑學(xué)家布克米尼斯持?富勒〔BuckminsterFuller〕設(shè)計的球形薄殼建筑結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，克羅托〔kroto)等提出C60是由60個碳原子構(gòu)成的球形32面體，即由12個五邊形和20個六邊形構(gòu)成。其中五邊形彼此不相連，只與六邊形相連。隨后將C60分子命名為布克米尼斯持?富勒烯〔BuckminsterFuller〕。由于C60分子的結(jié)構(gòu)酷似足球，所以又稱為足球烯〔Footballene〕除C60外，具有封閉籠狀結(jié)構(gòu)的還可能有C28、C32、C50、C70、C84、……C240、C540等，統(tǒng)稱為Fullerenes，中文譯名為富勒烯。

C60的超導(dǎo)性

1991年，赫巴德〔Hebard〕等首先提出摻鉀C60具有超導(dǎo)性，超導(dǎo)起始溫度為18K，打破了有機超導(dǎo)體〔Et〕2Cu[N〔CN〕2]Cl超導(dǎo)起始溫度為12.8K的紀錄。不久又制備出Rb3C60的超導(dǎo)體，超導(dǎo)起始溫度為29K。表1-1列出了已合成的各種摻雜C60的超導(dǎo)體和超導(dǎo)起始溫度，說明摻雜C60的超導(dǎo)體已進入高溫超導(dǎo)體的行列。我國在這方面的研究也很有成就，北京大學(xué)和中國科學(xué)院物理所合作，成功地合成了K3C60和Rb3C60的超導(dǎo)體，超導(dǎo)起始溫度分別為8K和28K。有科學(xué)工作者預(yù)言，如果摻雜C240和摻雜C540，有可能合成出具有更高超導(dǎo)起始溫度的超導(dǎo)體。人們對C60的研究還在繼續(xù)，希望同學(xué)們加油，將來的某一天你也會在這方面獲得巨大成功。1.普通玻璃是

,玻璃可在一定溫度范圍內(nèi)軟化，制成工藝品等。這是因為玻璃不是

，而是一種

物質(zhì)，沒有固定

?；旌衔锘旌衔锛儩嵨锶芊悬c2.制水泥和玻璃時都需要用的原料是〔〕〔A〕黏土〔B〕石英〔C〕石灰石〔D〕純堿C3.以下說法正確的選項是〔〕〔A〕SiO2是酸性氧化物，它不溶于水也不溶于任何酸〔B〕SiO2是制造玻璃的主要原料之一，它在常溫下與NaOH溶液不反響〔C〕因高溫時SiO2與Na2CO3反響放出CO2，所以H2SiO3酸性比H2CO3強〔D〕CO2通入水玻璃中可得原硅酸D作業(yè)：復(fù)習(xí)題、質(zhì)量檢測再見；散熱器十大品牌joq270fhk比其它品牌啤酒高出0.10P，但卻不能小窺這0.10P，它恰恰給經(jīng)銷商和消費者傳遞了一個強烈的信號——8.10P花開啤酒要比其它品牌啤酒更高、比它強、比它好。具體表達在三點：一是濃度比其它品牌啤酒“高一點”；二是添加了焦香麥芽，賦予了啤酒淡淡的麥芽香，比原來80P啤酒風(fēng)味口感上更勝一籌；三是商標做了全新設(shè)計，它將蔚藍的天空、奔騰的長江、展翅翱翔在祖國大地上的雄鷹完美地融合在一起，給人耳目一新的視覺沖擊。因此8.10P啤酒代表的是更高、更強、更好。這個想法得到了銷售人員的贊同。果然8.10P花開啤酒一推向市場，不管是外包裝，還是內(nèi)在品質(zhì)上立即受到了消費者的歡送，成了消費者最喜愛的啤酒，銷量直線上升。捷報頻傳，就在同年7月，一條石破天驚的爆炸性新聞?wù)痼@了當?shù)匦侣劷?。為加大宣傳力度，提升花開啤酒在南京市場上的知名度，市場部在南京市場舉辦了一次啤酒品評活動。把南京市場上銷售的50種國內(nèi)外名牌啤酒全部擺在一起，酒瓶全部用布套封起來，消費者在不知道品牌的情況下，品評各品牌啤酒，根據(jù)各自的喜愛程度打分，打分結(jié)果在活動結(jié)束時當場統(tǒng)計宣布，得分越高，表示越受消費者青睞。結(jié)果花開王牌酒——花開特供和世界上著名的品牌啤酒得分并列第一，這極大地鼓舞和振奮了花開人要把啤酒做得更好的信心與決心，也說明了中國人還是喜歡中國的花開啤酒，同時也增強了國貨在中國人的心目中勇奪第一的決心。2004年是一個巨大的豐收年，花開啤酒年銷量達8.4萬噸，利稅3600多萬元，一躍成為海濤州十大支柱企業(yè)?；ㄩ_啤酒又重新振作起來了，它就像一只像涅槃重生的雄鷹，再一次展翅在祖國的藍天下，搏擊長空，大展宏圖。然而，后事難料，花開啤酒掙脫了“非典”惡魔的牢籠，剛剛展翅高飛，結(jié)果又掉進了人為設(shè)計的罪惡陷阱?；ㄩ_啤酒又將面臨著一場生死磨難，殘酷的結(jié)果又是怎么樣呢？花開啤酒是死是活？3甩開膀子大干一場〔二〕|7月中旬，市場上花開啤酒銷售異?；鸨霈F(xiàn)了供不應(yīng)求的局面。為了滿足市場需求，包裝車