【课件】无机非金属材料课件人教版（2019）化学高一下学期必修第二册.pptx

第三节第三节 无机非金属材料无机非金属材料 硅 酸 盐 材 料硅 酸 盐 材 料 新 型 无 机 非 金 属 材 料新 型 无 机 非 金 属 材 料新人教版 化学 必修第二册材料的分类材料的分类材料材料无机非金属材料无机非金属材料金属材料金属材料高分子材料：高分子材料：传统无机非金属材料传统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塑料、合成橡胶、合成纤维塑料、合成橡胶、合成纤维金属单质金属单质合金合金一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料传统无机非金属材料传统无机非金属材料-硅酸盐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一、传统无机非金属材料1.陶瓷陶瓷黏土(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 用一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料2.玻璃玻璃石英砂(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Na2SiO3CaSiO3SiO2玻璃无固定的熔沸点。玻璃无固定的熔沸点。SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料2.玻璃玻璃应 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复合材料等。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加入硼酸盐制造的耐腐蚀、耐高温玻璃一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料3.水泥水泥黏土、石灰石应 用水泥回转窑中煅烧，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具有水硬性（与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬）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主要原料反应原理特 点一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料4.硅酸盐硅酸盐（3）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。（1）定义：由硅、氧和金属组成的化合物（2 2）结构：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。结构决定性质简单的硅酸盐简单的硅酸盐Na2SiO3（3 3）用途：）用途：制硅酸；黏合剂；防火剂；防腐剂（1 1）物理性质：）物理性质：白色固体，可溶于水，水溶液俗称水玻璃（泡花碱）水玻璃（泡花碱）（2 2）化学性质）化学性质.与酸反应：与酸反应：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3（胶体）.与与CO2反应：反应：Na2SiO3CO2(少量少量)H2O=Na2CO3H2SiO3（胶体）Na2SiO32H2O2CO2(过量过量)=H2SiO3（胶体）2NaHCO3 中学唯一不溶解的酸，酸性比碳酸弱一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料二、新型无机非金属材料二、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高纯度的含高纯度的含硅硅元素的材料：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。含含碳、氮碳、氮等其他元素：等其他元素：在航天、能源和医疗等领域广泛应用。第三周期、第三周期、第第IVAIVA族族Si导电性介于导体和绝缘体之间导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的是良好的半导体材料半导体材料,硅是信息技术的关键材料硅是信息技术的关键材料+16 2 8 4SiSi既不容易得既不容易得4 4个电子，个电子，又不容易失去又不容易失去4 4个电子个电子（1）硅结构与位置1.硅硅 二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料硅都以硅都以化合态化合态存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。（2）硅在自然界存在形态硅酸盐矿石水晶水晶玛玛瑙瑙二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料（3）物理性质灰黑色、有金属光泽、灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，硬而脆的固体，难溶于水，熔点高，硬度大。难溶于水，熔点高，硬度大。晶体晶体Si的结构的结构二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料（4）化学性质SiO2+2C=Si+2COSi+3HCl=SiHCl3+H2SiHCl3+H2=Si+3HCI180020001800200030030011001100二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料硅的其他反应硅的其他反应 Si2F2=SiF4Si+4HF=SiF4 +2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 常温加热Si+O2=SiO2Si+C=SiC（俗称金刚砂）（俗称金刚砂）二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料二二.新型无机非金属材料新型无机非金属材料（5）应用应用太阳能电池电脑的中央处理（CPU）大规模集成电路晶体管（2）物理性质物理性质（1 1）存在：是沙子、水晶、石英、玛瑙的主要成分）存在：是沙子、水晶、石英、玛瑙的主要成分难溶于水，熔点高，硬度大。难溶于水，熔点高，硬度大。二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料2.二氧化硅二氧化硅 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）不溶于水，不与水反应（特殊）SiO2+CaO CaSiO3高温高温b.与强碱反应与强碱反应c.与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2OSi SiO2 H2SiO3 Na2SiO3二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料（3）化学性质二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料（3）化学性质 特性：与氢氟酸（HF）反应SiO2+4HF SiF4+2H2OSiO2+2C=Si+2CO高温高温 氧化性实验室用实验室用塑料瓶塑料瓶盛装氢氟酸，不用玻璃瓶盛装氢氟酸，不用玻璃瓶（雕刻玻璃）1保存保存NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？SiO22NaOHNa2SiO3H2O2SiO2既能与既能与HF酸反应又能和酸反应又能和NaOH反应，所以它是两性反应，所以它是两性氧化物？氧化物？错。因为错。因为SiO24HFSiF4 2H2O，生成的，生成的SiF4 不属于盐。不属于盐。思考与讨论;有粘性有粘性二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料（4）应用应用光导纤维水晶、玛瑙饰品化学仪器二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料硅 酸聚合硅酸凝胶干燥脱水硅酸干凝胶“硅胶”硅胶的用途：食品、药品的干燥剂催化剂的载体高中化学唯一难溶性酸，酸性比碳酸还弱二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料3.硅酸硅酸H2SiO3碳原子和硅原子通过共价键连接碳原子和硅原子通过共价键连接结构结构性能性能砂纸和砂轮的磨料砂纸和砂轮的磨料SiC陶瓷陶瓷高温抗氧化高温抗氧化硬度大硬度大耐高温结构材料耐高温结构材料耐高温半导体材料耐高温半导体材料二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料4.新型陶瓷新型陶瓷 碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料5.碳纳米材料碳纳米材料由碳原子构成的一系列由碳原子构成的一系列笼形分子笼形分子的总称，其代表物为的总称，其代表物为C60。富勒烯富勒烯由由石墨片层石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。具具有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等电池和传感器等。碳纳米管碳纳米管只有一个碳原子直径厚度的单层石墨电阻率低、热导率高，具有很高的强度；应用于光电器件、电阻率低、热导率高，具有很高的强度；应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面。超级电容器、电池和复合材料等方面。石墨烯石墨烯