5.3無(wú)機(jī)非金屬材料課件下學(xué)期高一化學(xué)人教版

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第五章

化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第三節(jié)

無(wú)機(jī)非金屬材料教學(xué)目標(biāo)1、了解晶體硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料的性能和用途，感受新型無(wú)機(jī)非金屬材料的其特性能及其在高科技領(lǐng)域所發(fā)揮的重要作用，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。2、了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料的生產(chǎn)原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分，感受傳統(tǒng)硅酸鹽材料在城鄉(xiāng)建設(shè)中發(fā)揮的重要作用。博

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思一、硅硅元素位于元素周期表第三周期、第ⅣA族，處于金屬與非金屬的過(guò)渡位置。存在在自然界中以氧化物和硅酸鹽形式存在，無(wú)游離態(tài)。有金屬光澤的灰黑色固體熔點(diǎn)高，硬度大，重要的半導(dǎo)體材料單質(zhì)硅的物理性質(zhì)既不容易得電子，也不容易失去電子。Si原子

晶體硅和金剛石的結(jié)構(gòu)相似。在晶體中每個(gè)硅原子都以共價(jià)鍵與相鄰4個(gè)硅原子結(jié)合，形成正四面體的立體網(wǎng)狀。博

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思單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)Si+O2SiO2△硅與氧氣：硅與氯氣：硅與NaOH溶液：Si+2Cl2SiCl4△Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑單質(zhì)硅的用途硅太陽(yáng)能電池半導(dǎo)體材料硅芯片博

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思【思考】高純硅是如何制造的？二、二氧化硅沙子、石英、水晶、瑪瑙的主要成分均為SiO2。存在物理性質(zhì)不溶于水的固體，熔、沸點(diǎn)高，硬度大。博

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思結(jié)構(gòu)OSiSiO2中每個(gè)Si周?chē)Y(jié)合4個(gè)O，Si在中心，O在4個(gè)頂角；許多個(gè)這樣的四面體又通過(guò)頂角的O相連，每個(gè)O與2個(gè)Si相結(jié)合。二氧化硅晶體中Si和O按1:2的比例組成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，二氧化硅的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)決定了它的熔點(diǎn)高，硬度大，不導(dǎo)電，不溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。博

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思化學(xué)性質(zhì)SiO2+H2O=SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=====CaSiO3高溫SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O思考SiO2是哪類(lèi)氧化物？1、酸性氧化物博

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思化學(xué)性質(zhì)SiO2+H2O=SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=====CaSiO3高溫SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O1、酸性氧化物因?yàn)椴Ａе泻蠸iO2，會(huì)與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2SiO3，Na2SiO3具有黏性，會(huì)使瓶塞與瓶口粘在一起而打不開(kāi)。酸性用玻璃塞，堿性用橡膠塞。氫氟酸用塑料瓶，不用玻璃瓶。氫氟酸蝕刻玻璃。博

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思2、弱氧化性SiO2+2C=====Si+2CO↑高溫工業(yè)制粗硅粗硅提純Si

+3HCl=====SiHCl3+H2300℃SiHCl3+H2=====Si+3HCl高溫用途①沙子是基本的建筑材料。②純凈的SiO2是現(xiàn)代光學(xué)及光纖制品的基本原料，可以制作光導(dǎo)纖維。③水晶和瑪瑙制作飾物和工藝品。④石英坩堝博

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思三、硅酸鈉大多數(shù)硅酸鹽難溶于水，常見(jiàn)的可溶性硅酸鹽是Na2SiO3和K2SiO3Na2Si03的水溶液俗稱(chēng)水玻璃，可作黏合劑和防火劑。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl（弱酸，難溶于水，白色膠狀）Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3說(shuō)明H2CO3強(qiáng)于H2SiO3

硅酸逐漸聚合形成硅酸溶膠，干燥脫水形成硅酸干膠，稱(chēng)為“硅膠”,常做干燥劑。

硅膠博

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思四、無(wú)機(jī)非金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料金屬材料：包含純金屬和合金有機(jī)高分子材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料：硅和二氧化硅、

新型陶瓷、碳納米材料等復(fù)合材料材料分類(lèi)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料：如玻璃、陶瓷、

水泥博

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思四、無(wú)機(jī)非金屬材料（一）、傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料產(chǎn)品玻璃水泥陶瓷原料設(shè)備主要反應(yīng)純堿、石灰石、石英砂黏土、石灰石黏土玻璃窯水泥回轉(zhuǎn)窯SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2↑SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑玻璃主要成分無(wú)固定熔點(diǎn)博

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思四、無(wú)機(jī)非金屬材料（一）、傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料思考1、堿性試劑不用玻璃塞的原因是什么？2、下列材質(zhì)的坩堝可用于熔化燒堿的有

A瓷坩堝B氧化鋁坩堝C鐵坩堝D石英坩堝C玻璃中含有SiO2，會(huì)與堿反應(yīng)生成有黏性的物質(zhì)。其他玻璃鋼化玻璃成分與普通玻璃成分相同。石英玻璃成分為SiO2，不屬于硅酸鹽材料。博

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思思考水泥、玻璃、陶瓷三種傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料有哪些相同特點(diǎn)？制備上：均為高溫，均發(fā)生了復(fù)雜的物理化學(xué)變化成份上：均主要含有硅酸鹽，有二氧化硅性質(zhì)上：硬度大，不導(dǎo)電，不溶于水，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。博

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思（二）、新型無(wú)機(jī)非金屬材料新型陶瓷碳化硅(SiC)陶瓷特點(diǎn):砂紙和砂輪的磨料②優(yōu)異的高溫抗氧化性能耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料---俗稱(chēng)金剛砂①硬度大博

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思新型陶瓷（二）、新型無(wú)機(jī)非金屬材料①高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：一般用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結(jié)而成，具有耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等優(yōu)良性能。與金屬材料相比，更能適應(yīng)嚴(yán)酷的環(huán)境，可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)和高溫電極材料等。②壓電陶瓷：主要有鈦酸鹽和鋯酸鹽等，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化，可用于濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器和點(diǎn)火器等。③透明陶瓷：主要有氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷，具有優(yōu)異的光學(xué)性能，耐高溫，絕緣性好，可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測(cè)窗等。④超導(dǎo)陶瓷：在某一臨界溫度下電阻為零，具有超導(dǎo)性，用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域。博

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