5.3無(wú)機(jī)非金屬材料++課件+++【知識(shí)精研+拓展延伸】高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

第三節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)查閱資料，了解傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的原料、成分等。2.通過(guò)學(xué)習(xí)，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)非金屬材料的奇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)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。3.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)無(wú)機(jī)非金屬材料在生產(chǎn)中的應(yīng)用，體會(huì)化學(xué)給社會(huì)及人們帶來(lái)的變化，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度、樹立社會(huì)責(zé)任感、提高民族自豪感。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，硅與我們生活密切相關(guān)，日常使用的碗碟、窗戶上的玻璃、建造房屋所用的水泥等。5G——新一代移動(dòng)通信技術(shù)給光纖通信行業(yè)帶來(lái)新機(jī)遇大幅提升移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)能力有力支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展開啟萬(wàn)物互聯(lián)的新時(shí)代你知道光纖的成分是什么嗎1.

認(rèn)識(shí)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)一、硅酸鹽的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（1）硅酸鹽結(jié)構(gòu)：Si和O構(gòu)成了硅氧四面體結(jié)構(gòu)。

（2）硅酸鹽材料的性質(zhì)：大多數(shù)硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)

二、硅酸鹽材料1.陶瓷硅酸鹽產(chǎn)品原料主要設(shè)備或生產(chǎn)條件應(yīng)用陶瓷黏土（主要成分：含水的鋁硅酸鹽）高溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等我國(guó)具有悠久的陶瓷制造歷史，陶瓷制品享譽(yù)國(guó)內(nèi)外。盲道磚高壓輸電線路使用了陶瓷絕緣材料瓷器絢麗多彩的陶瓷，為什么是在燒制前在坯體上涂彩釉?討論2.玻璃硅酸鹽產(chǎn)品原料主要設(shè)備或生產(chǎn)條件應(yīng)用玻璃（主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2）純堿、石灰石和石英砂在玻璃窯中熔融，發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器和各種器皿，還可制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料等（1）玻璃的認(rèn)識(shí)生產(chǎn)玻璃的原料是純堿、石灰石和石英砂（SiO2），而玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，那么在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生了怎樣的反應(yīng)？試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑高溫SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑高溫思考種類在玻璃中加入的元素或物質(zhì)玻璃特性用途光學(xué)玻璃含鉛原料透光性好，折射率高制造眼鏡、照相機(jī)和光學(xué)儀器的透鏡硼玻璃硼酸鹽耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化制造可用于實(shí)驗(yàn)室使用的玻璃儀器彩色玻璃金屬氧化物或鹽呈現(xiàn)不同的顏色用于建筑和裝飾鋼化玻璃無(wú)機(jī)械強(qiáng)度高、彈性好、熱穩(wěn)定性好、碎后不易傷人、可發(fā)生自爆常用作建筑物的門窗、隔墻、幕墻及櫥窗、家具等（2）特種玻璃及其用途光學(xué)玻璃彩色玻璃硼玻璃思維拓展玻璃認(rèn)識(shí)中的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)：（1）鋼化玻璃的主要成分與普通玻璃完全相同。（2）玻璃試劑瓶不能盛放氫氟酸，因?yàn)闅浞崮芘c玻璃中的SiO2反應(yīng)。（3）堿性溶液不能保存于帶玻璃塞的試劑瓶中。3.水泥結(jié)合生活中水泥的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)水泥的常識(shí)硅酸鹽產(chǎn)品水泥原料黏土、石灰石、石膏（調(diào)節(jié)水泥的硬化速率）主要設(shè)備或生產(chǎn)條件水泥回轉(zhuǎn)窯中煅燒主要化學(xué)成分(3CaO·SiO2)、硅酸三鈣(2CaO·SiO2)、硅酸二鈣(3CaO·Al2O3)鋁酸三鈣應(yīng)用水泥、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水泥的主要成分是不是氧化物？思考3CaO·SiO2（硅酸三鈣）

Ca3SiO5

2CaO·SiO2（硅酸二鈣）

Ca2SiO4

3CaO·Al2O3（鋁酸三鈣）

Ca3Al2O6

復(fù)雜的氧化物（如礦物等）成分往往用氧化物的形式表示它們的化學(xué)組成，實(shí)際上是鹽，和化學(xué)式上的部分氧化物是不同的物質(zhì)。拓展“瑪瑙”早期被書寫成“馬腦”。因“色如馬腦，故從彼名。自佛經(jīng)傳入中國(guó)后，翻譯人員考慮到“馬腦屬玉石類”,于是巧妙地譯成“瑪瑙”?，旇У闹饕煞譃槎趸?，由于與水化二氧化硅(硅酸)交替而常重復(fù)成層。因其夾雜氧化金屬，顏色可從極淡色以至暗色。提示：二氧化硅不與水反應(yīng)，故應(yīng)先與堿(如NaOH溶液)反應(yīng)生成硅酸鹽，再與酸(如鹽酸)反應(yīng)生成硅酸。如何由二氧化硅制取硅酸(H2SiO3)?三、新型無(wú)機(jī)非金屬材料(1)硅元素含量存在特點(diǎn)地殼中含量?jī)H次于氧，居于第二位以化合態(tài)存在，主要是二氧化硅和硅酸鹽硅原子最外層有4個(gè)電子，既不易失去也不易得到電子，主要形成四價(jià)的化合物1.硅和二氧化硅(2)高純硅的制備石英砂粗硅焦炭高純硅HClH2SiHCl31800~2000℃300℃1100℃（粗硅制備）①SiO2+2C

Si+2CO↑；③SiHCl3+H2Si+3HCl。②Si+3HClSiHCl3+H2；（3）硅和二氧化硅的用途①高純硅：制成計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備和家用電器等的芯片，以及光伏電站、人造衛(wèi)星和電動(dòng)汽車等的硅太陽(yáng)能電池。②二氧化硅：生產(chǎn)光導(dǎo)纖維。視頻播放中國(guó)硅谷2.新型陶瓷碳化硅（SiC，俗稱金剛砂）①結(jié)構(gòu)：性質(zhì)用途硬度很大用作砂紙和砂輪的磨料高溫耐氧化用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料等碳原子和硅原子通過(guò)共價(jià)鍵連接，具有類似金剛石結(jié)構(gòu)

耐高溫的碳化硅陶瓷軸承②性質(zhì)和用途新型陶瓷種類名稱原料或成分優(yōu)良性能用途高溫結(jié)構(gòu)陶瓷碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結(jié)而成耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等用于火箭、汽車等發(fā)動(dòng)機(jī)和高溫電極材料壓電陶瓷鈦酸鹽和鋯酸鹽等實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化用于濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器和點(diǎn)火器等透明陶瓷氧化鋁、氧化釔等和氮化鋁、氟化鋁等優(yōu)異的光學(xué)性能，耐高溫，絕緣性好用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測(cè)窗等超導(dǎo)陶瓷具有超導(dǎo)性可用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域知識(shí)拓展3.碳納米材料

用C60作車輪的“納米汽車”

動(dòng)力電池

超輕海綿使用了石墨烯材料的動(dòng)力電池和超輕海綿碳納米材料名稱組成性能應(yīng)用或用途富勒烯由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱

開啟了碳納米材料的研究和應(yīng)用的新時(shí)代，如用C60作車輪的“納米汽車”碳納米管由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑碳納米管的比表面積大，有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能可用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等石墨烯只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強(qiáng)度用于光電器件、超級(jí)電容器、電池和復(fù)合材料等方面，如使用了石墨烯材料的動(dòng)力電池和超輕海綿等硅酸鹽材料陶瓷水泥玻璃無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料硅和二氧化硅新型陶瓷碳納米材料從陶瓷材料發(fā)展的歷史來(lái)看，經(jīng)歷了三次飛躍。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料各有什么優(yōu)