高一化學(xué) 無(wú)機(jī)非金屬材料 課件

第三節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料高一年級(jí)化學(xué)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)非金屬材料材料金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料

一、傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料-硅酸鹽材料

兵馬俑天津大劇院珠港澳大橋硅酸鹽：組成：硅、氧與其他金屬元素結(jié)合而成的

化合物的總稱。結(jié)構(gòu)：Si和O構(gòu)成了硅氧四面體特點(diǎn)：硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、

化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕1.陶瓷

主要原料：黏土（主要成分為含水的鋁硅酸鹽）特點(diǎn)：抗氧化、耐酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣用途：建筑材料、絕緣材料、日常器皿、衛(wèi)生潔具2.玻璃

主要原料：純堿、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）生產(chǎn)設(shè)備：玻璃窯反應(yīng)原理：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2

↑

SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2特點(diǎn)：無(wú)固定熔點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)軟化，

可加工成玻璃制品用途：建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、

還可制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料

高溫高溫

含鉛的光學(xué)玻璃加入硼酸鹽的玻璃儀器加入金屬氧化物的彩色玻璃3.水泥

主要原料：黏土和石灰石生產(chǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯用途：水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土，

大量用于建筑和水利工程三峽大壩1.硅（1）原子結(jié)構(gòu)：如左圖（2）元素周期表位置：第3周期，

第ⅣA族，正好處于金屬與非金屬

的過(guò)渡位置（3）性能：?jiǎn)钨|(zhì)的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和

絕緣體之間，是應(yīng)用廣泛

的半導(dǎo)體材料

二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料

高純硅的制取和用途硅單質(zhì)的用途硅芯片、太陽(yáng)能電池Si在自然界主要以硅酸鹽和氧化物的形式存在。Si是一種親氧元素，在自然界中沒(méi)有游離態(tài)。

粗硅的制備SiO2+2CSi+2CO↑

粗硅

粗硅變純硅

Si+3HCl

SiHCl3+H2

SiHCl3+H2Si+3HCl300℃1100℃1800～2000℃硅芯片硅太陽(yáng)能電池2.二氧化硅沙子水晶瑪瑙石英物理性質(zhì)：難溶于水，熔點(diǎn)高，硬度大，不導(dǎo)電SiO2的化學(xué)性質(zhì)a.酸性氧化物

①與堿溶液反應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

已知：Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃，具有黏結(jié)力強(qiáng)、耐高溫等特性，

可以用作黏合劑和防火劑。思考：實(shí)驗(yàn)室盛放堿溶液的試劑瓶應(yīng)使用橡膠塞，還是玻璃塞？為什么？回答：應(yīng)使用橡膠塞。

因?yàn)椴Ａе泻蠸iO2，與NaOH溶液反應(yīng)生成的Na2SiO3的

水溶液有黏性，會(huì)將玻璃塞與瓶口內(nèi)側(cè)發(fā)生粘連而無(wú)法打開(kāi)。SiO2的化學(xué)性質(zhì)

a.酸性氧化物

①與堿溶液反應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

②與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2+CaOCaSiO3

③與某些鹽反應(yīng)：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2

↑

SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑

以上兩個(gè)反應(yīng)為工業(yè)制玻璃的主要反應(yīng)高溫高溫高溫

SiO2的化學(xué)性質(zhì)b.特性

氫氟酸是HF的水溶液，可與SiO2發(fā)生反應(yīng)生成SiF4和H2O。請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。想一想為什么可以用氫氟酸溶蝕玻璃生產(chǎn)磨砂玻璃？氫氟酸用什么樣的試劑瓶存放？

SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O

玻璃中有SiO2，可與氫氟酸反應(yīng)而使部分玻璃溶解，使玻璃表面呈現(xiàn)磨砂狀。

氫氟酸應(yīng)該用塑料瓶盛裝光導(dǎo)纖維SiO2的用途

光導(dǎo)纖維的通信容量大，抗干擾性能好，傳輸?shù)男盘?hào)不易衰減，能有效提高通信效率3.新型陶瓷高溫陶瓷壓電陶瓷透明陶瓷碳化硅（SiC）俗稱金剛砂硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料還具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能，可以用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料等。超導(dǎo)陶瓷富勒烯石墨烯碳納米管（單壁）碳納米管（多壁）4.碳納米材料分類名稱性能主要用途傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料陶瓷熔點(diǎn)高、硬度大、耐腐蝕、性質(zhì)穩(wěn)定建筑材料、日常器皿、衛(wèi)生潔具玻璃透光性好、硬度大、無(wú)固定熔點(diǎn)建筑材料、各種器皿、光學(xué)儀器等水泥遇水逐漸變硬（水硬性）、硬化后性質(zhì)穩(wěn)定大量用于建筑、水利、道路等工程中分類名稱性能主要用途新型無(wú)機(jī)非金屬材料晶體硅導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間半導(dǎo)體材料、計(jì)算機(jī)芯片、太陽(yáng)能電池等二氧化硅性質(zhì)穩(wěn)定，透光性好光導(dǎo)纖維、玻璃儀器、裝飾品新型陶瓷分別具有光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面的特性分別用于激光、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、壓電陶瓷（點(diǎn)火器）、磁懸浮技術(shù)石墨烯電阻率低、熱導(dǎo)率高、強(qiáng)度大光電器件、超級(jí)電容、電池、復(fù)合材料碳納米管比表面積大、電學(xué)性能好、強(qiáng)度大傳感器、電池、復(fù)合材料例.“九秋風(fēng)露越窯開(kāi)，奪得千峰翠色來(lái)”是贊譽(yù)越窯密色青瓷的詩(shī)句，描繪我國(guó)古代精美的青瓷工藝品。玻璃、陶瓷和水泥均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（

）A.玻璃是人類使用最早的硅酸鹽制品

B.制水泥的原料為純堿、石灰石和石英砂

C.硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高

D.石英砂和黏土的主要成分均為硅酸鹽C例.盛放下列試劑的試劑瓶能用磨口玻璃塞的是（

）A.氫氧化鈉溶液B.鹽酸C.硅酸鈉溶液D.氫氟酸B例.下列有關(guān)硅及其化合物用途的說(shuō)法中，正確的是（

）A.二氧化硅是制造太陽(yáng)能電池的主要原料B.在電子工業(yè)中，硅是重要的半導(dǎo)體材料C.光導(dǎo)纖維是高純度的硅單質(zhì)D.可用石英坩堝加熱氫氧化鈉固體

B例.下列有關(guān)二氧化硅的說(shuō)法中，正確的是（

）A.二氧化硅是酸性氧化物，因此能與水反應(yīng)生成硅酸B.二氧化硅既能與NaOH溶液反應(yīng)，又能和氫氟酸反應(yīng)，

所以二氧化硅是兩性氧化物C.二氧化硅制成的光導(dǎo)纖維，由于導(dǎo)電能力強(qiáng)而被用于制作光纜D.二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，但能與碳酸鈉固體在高溫時(shí)

發(fā)生反應(yīng)D例.下列有關(guān)無(wú)機(jī)非金屬材料的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（