人教版化學高一必修二第5章第3節(jié)-無機非金屬材料-課件(共30張)

1、無機非金屬材料第五章 化工生產中的重要非金屬元素 第三節(jié) 無機非金屬材料無機非金屬材料第五章 化工生產中的重要非金屬元素 第三節(jié) 一、導入新課 材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎，人類使用的材料除了金屬材料，還有無機非金屬材料等。從組成上看，許多無機非金屬材料含有硅、氧等元素，具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點，以及特殊的光學、電學等性能。隨著工業(yè)生產和社會發(fā)展對材料性能要求的提高，一批新型無機非金屬材料相繼誕生，成為航空、航天、信息和新能源等高技術領域必需的材料。一、導入新課 材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎，人類1.硅酸鹽及其結構(1)硅酸鹽的概念硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。

2、它們種類繁多、組成各異、結構復雜，在自然界中廣泛存在。(2)硅酸鹽的結構在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧四面體，其結構如圖所示。每個Si結合 個O，Si在中心，O在四面體的4個頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的 相互連接，每個 為兩個四面體所共有，與 個Si相結合。4OO2二、傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽材料1.硅酸鹽及其結構在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧四面體，其結(3)硅酸鹽的特性硅氧四面體結構的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質穩(wěn)定、耐腐蝕等特點。二、傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽材料(3)硅酸鹽的特性二、傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽材料2.常見的硅酸鹽材料陶瓷普通玻

3、璃普通水泥原料_主要原料：_輔助原料：適量的石膏設備_主要成分成分復雜硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)硅酸三鈣(3CaOSiO2)、硅酸二鈣(2CaOSiO2)、鋁酸三鈣(3CaOAl2O3)黏土純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)石灰石、黏土玻璃窯水泥回轉窯二、傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽材料2.常見的硅酸鹽材料陶瓷普通玻璃普通水泥原料_特點抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣玻璃是非晶體，稱為玻璃態(tài)物質，無固定熔點，在某一溫度范圍內軟化可加工成制品具有水硬性，與水摻和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬用途建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔

4、具建筑材料、光學儀器、各種器皿、制造玻璃纖維大量用于建筑和水利工程二、傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽材料特點抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣玻璃是非晶體，稱為玻璃態(tài)(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的混合物()(2)硅酸鹽結構較為復雜，大多不溶于水，化學性質很穩(wěn)定()(3)硅氧四面體中，硅原子與氧原子都是以共價鍵結合()(4)水泥與玻璃的共同原料是石灰石，水泥與陶瓷的共同原料是黏土()(5)陶瓷、玻璃、水泥的生產都需要在高溫下進行()(6)玻璃和水泥生產中都發(fā)生復雜的物理和化學變化()【判斷正誤】二、傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽材料(1)硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的混合物()【判斷正誤】1.傳統(tǒng)的玻璃、陶

5、瓷都是硅酸鹽產品，根據你的觀察和使用經驗，將它們的主要物理性質和化學性質填入下表。材料物理性質化學性質玻璃陶瓷硬度大、耐磨損、耐高溫、較脆很穩(wěn)定硬度大、耐磨損、耐高溫很穩(wěn)定2.硅酸鈉(俗名泡花堿)是一種最簡單的硅酸鹽。(1)硅酸鈉易溶于水，其水溶液俗稱 ，具有 強、耐 等特性，常用作黏合劑和防火劑。水玻璃黏結力高溫【理解應用】二、傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽材料1.傳統(tǒng)的玻璃、陶瓷都是硅酸鹽產品，根據你的觀察和使用經驗，(2)硅酸鈉溶液與鹽酸反應生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其離子方程式是 。(3)少量的二氧化碳通入硅酸鈉溶液中，反應的離子方程式是。2H=H2SiO3H2O=H2SiO3CO二、傳

6、統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽材料(2)硅酸鈉溶液與鹽酸反應生成硅酸(H2SiO3)沉淀，其離【相關鏈接】硅酸鹽的豐富性和多樣性由于鋁與硅在元素周期表中位置相鄰、粒子大小相近，3價的鋁?；蚨嗷蛏俚刂脫Q硅酸鹽中4價的硅而形成鋁硅酸鹽。為了保持電中性，會伴隨引入其他正離子，從而大大增加了硅酸鹽品種的多樣性和結構的復雜性，同時也為應用硅酸鹽材料提供了更廣闊的選擇。硅酸鹽巖石長期在水和大氣中二氧化碳的侵蝕下，風化為黏土，并且形成土壤膠體。土壤膠體粒子表面積巨大且?guī)ж撾?，能與NH 、K等數十種生物所需的營養(yǎng)離子相互作用，使土壤具有保肥能力。這是大自然對人類及地球生物的饋贈，我們應該愛護大地母親。保持土壤的良好結

7、構和化學成分，就是保證農業(yè)、牧業(yè)和林業(yè)持續(xù)發(fā)展的基礎。二、傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽材料【相關鏈接】硅酸鹽的豐富性和多樣性二、傳統(tǒng)無機非金屬材料1.硅和二氧化硅(1)硅的存在與性質硅在自然界主要以 和 的形式存在；單質硅是應用最為廣泛的半導體材料；高溫下，硅能與氧氣反應生成 ，與氯氣反應生成 。(2)二氧化硅的性質二氧化硅硬度大、熔點高，不溶于水；酸性氧化物：SiO22NaOH= ；具有氧化性：SiO22C ；特性：SiO24HF= 。硅酸鹽氧化物SiO2SiCl4Na2SiO3H2OSi2COSiF42H2O三、新型無機非金屬材料1.硅和二氧化硅硅酸鹽氧化物SiO2SiCl4Na2SiO32.

8、新型陶瓷(1)新型陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷相比，在 上有很大的變化，在 等方面具有很多新的特性和功能。(2)常見新型陶瓷及其用途(連線)成分光學、熱學、電學、磁學三、新型無機非金屬材料2.新型陶瓷成分光學、熱學、電學、磁學三、新型無機非金屬材料(3)高溫結構陶瓷碳化硅(SiC)碳化硅俗稱 ，它是由碳原子和硅原子通過 連接而形成，與的結構類似，具有硬度大和優(yōu)異的 性能。金剛砂共價鍵金剛石高溫抗氧化三、新型無機非金屬材料(3)高溫結構陶瓷碳化硅(SiC)金剛砂共價鍵金剛石高溫3.碳納米材料(1)富勒烯是由 構成的一系列籠形分子的總稱，如C50、C60、C70、C120等，其代表物是 。(2)碳納米管是由 卷

9、成的管狀物，具有 尺度的直徑。比表面積大，具有高強度和優(yōu)良的電學性能。(3)石墨烯是只有一個 直徑厚度的單層石墨，其獨特的結構使其電阻率低、熱導率高，具有很高的強度。碳原子C60石墨片層納米碳原子三、新型無機非金屬材料3.碳納米材料碳原子C60石墨片層納米碳原子三、新型無機非金【特別提示】碳納米材料(富勒烯、石墨烯等)、金剛石、石墨都是碳的同素異形體，它們具有不同的結構(碳原子排列方式不同)和性質。三、新型無機非金屬材料【特別提示】碳納米材料(富勒烯、石墨烯等)、金剛石、石墨都是(1)硅晶片是生產芯片的基礎材料()(2)生產光導纖維的原料是二氧化硅()(3)二氧化硅是酸性氧化物，只能與堿反應，

10、不能與酸反應()(4)磨口玻璃塞試劑瓶不能盛放燒堿溶液，但能盛放氫氟酸()(5)金剛砂和金剛石結構類似，互為同素異形體()(6)富勒烯和石墨烯完全燃燒的產物都是二氧化碳()【判斷正誤】三、新型無機非金屬材料(1)硅晶片是生產芯片的基礎材料()【判斷正1.工業(yè)制備高純硅的原理如圖所示：(1)寫出工業(yè)制備高純硅反應的化學方程式： ； ； ?！旧疃人伎肌咳?、新型無機非金屬材料1.工業(yè)制備高純硅的原理如圖所示：(1)寫出工業(yè)制備高純硅反(2)上述反應共同的反應類型是 ，反應中焦炭的作用是 ，反應中氫氣的作用是 。(3)在半導體工業(yè)中有這樣一句行話：“從沙灘到用戶”，你是如何理解的？氧化還原反應(或置換

11、反應)還原劑還原劑提示沙子的主要成分是SiO2，作為半導體材料的硅單質是用焦炭還原SiO2制得的。三、新型無機非金屬材料(2)上述反應共同的反應類型是 2.回答下列問題。(1)碳和硅的原子結構有何異同？從二者在元素周期表中的位置能獲得什么信息？提示原子的最外層電子數相同，電子層數不同。不在同一周期，位于同一族。從二者在周期表中的位置可知碳的非金屬性強于硅。(2)碳和硅單質的存在形式有何相似之處？其性質有何不同？提示單質都有晶體和無定形兩種。硅晶體是良好的半導體材料，而石墨是良導體，金剛石、C60不導電。三、新型無機非金屬材料2.回答下列問題。三、新型無機非金屬材料(3)碳和硅的氧化物有何異同？

12、提示硅的氧化物只有SiO2，而碳的氧化物有CO和CO2兩種。SiO2、CO2均屬于酸性氧化物，CO屬于不成鹽氧化物。SiO2為固態(tài)，存在于地表及地殼中；CO2、CO為氣態(tài)，存在于大氣中；SiO2的性質比CO2更穩(wěn)定等。三、新型無機非金屬材料人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT(3)碳和硅的氧化物有何異同？三、新型無機非金屬材料人教版化3.氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點高

13、、化學性質穩(wěn)定，工業(yè)上普遍采用高純硅與純氮在1 300 時反應獲得。(1)根據性質，推測氮化硅陶瓷的用途是_(填字母)。A.制汽輪機葉片 B.制有色金屬C.制永久性模具 D.制造柴油機(2)寫出氮原子結構示意圖_，根據元素周期律知識，請寫出氮化硅的化學式_。ACDSi3N4三、新型無機非金屬材料人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT3.氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大、熔點高、化

14、學性質穩(wěn)(3)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力強，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反應，試推測該陶瓷被氫氟酸腐蝕的化學方程式：_。(4)現用四氯化硅和氮氣在氫氣氣氛保護下，加強熱發(fā)生反應，可得較高純度的氮化硅，反應的化學方程式為_。Si3N412HF=3SiF44NH33SiCl42N26H2 Si3N412HCl三、新型無機非金屬材料人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT(3)氮化硅陶瓷抗腐蝕能力

15、強，除氫氟酸外，它不與其他無機酸反【相關鏈接】近幾年，具有特殊功能的特殊的含硅材料得到迅速發(fā)展。例如硅與碳的化合物碳化硅(SiC，俗稱金剛砂)，具有金剛石結構，硬度很大，可用作砂紙、砂輪的磨料；含4%硅的硅鋼具有很高的導磁性，主要用作變壓器鐵芯；人工合成的硅橡膠是目前最好的既耐高溫又耐低溫的橡膠，在60250 仍能保持良好的彈性，用于制造火箭、導彈、飛機的零件和絕緣材料等；人工制造的分子篩(一種具有均勻微孔結構的鋁硅酸鹽)，主要用作吸附劑和催化劑；等等。三、新型無機非金屬材料人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件

16、PPT人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT【相關鏈接】近幾年，具有特殊功能的特殊的含硅材料得到迅速發(fā)展四、課堂小結人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT四、課堂小結人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料解析普通玻璃主要成分為Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。1.下列關于硅酸鹽材料

17、的說法錯誤的是A.生活中常見的硅酸鹽材料有玻璃、水泥、陶瓷B.普通玻璃的主要成分是二氧化硅C.陶瓷的主要原料是黏土D.硅酸鹽水泥以石灰石和黏土為主要原料五、課堂檢測人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT解析普通玻璃主要成分為Na2SiO3、CaSiO3和SiO2.下列關于水玻璃的性質和用途的敘述中不正確的是A.這是一種礦物膠，既不燃燒也不受腐蝕B.在建筑工業(yè)上可以作黏合劑、耐酸水泥摻

18、料C.木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒D.水玻璃的化學性質穩(wěn)定，在空氣中不易變質解析水玻璃為硅酸鈉溶液，其化學性質穩(wěn)定，但可與空氣中的二氧化碳反應生成硅酸沉淀。五、課堂檢測人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT2.下列關于水玻璃的性質和用途的敘述中不正確的是解析水玻璃3.某博物館陳列著大量明清磚瓦和精美瓷器(婺州窯)，婺州窯瓷器胎體的原料為高嶺土AlnSi2O5(OH)4

19、。下列說法不正確的是A.古代的陶瓷、磚瓦都是硅酸鹽產品B.高嶺土為含水的鋁硅酸鹽C.n3D.我國在新石器時代已能燒制陶器解析根據化合物中正負化合價代數和為0的規(guī)則：n(3)2(4)5(2)4(1)0，解得n2。五、課堂檢測人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT3.某博物館陳列著大量明清磚瓦和精美瓷器(婺州窯)，婺州窯瓷4.下列物品或設備的成分中含有二氧化硅的是門窗玻璃水晶鏡片石英鐘表瑪瑙首飾硅太陽能電池光導纖維計算機芯片A. B.全部C. D.解析玻璃、石英、水晶、瑪瑙和光導纖維的成分中都含有二氧化硅，計算機芯片、硅太陽能電池的主要成分是單質硅。五、課堂檢測人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材料 課件(共30張PPT)課件PPT部編版課件統(tǒng)編版課件優(yōu)質課課件免費課件PPT人教版化學高一必修二第5章第3節(jié) 無機非金屬材