2023-2024學(xué)年人教版新教材必修第二冊(cè) 第五章第三節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料 課件（35張）

第四章第三節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽材料

新型無(wú)機(jī)非金屬材料多彩玻璃情景導(dǎo)入多彩玻璃情景導(dǎo)入問(wèn)題1：玻璃屬于什么材料，還有其他什么物質(zhì)也是屬于該材料類別的？01問(wèn)題3：多彩玻璃的彩色哪里來(lái)的，通過(guò)什么工藝可以得到多彩玻璃？03問(wèn)題:2：玻璃的主要成分是什么，生產(chǎn)玻璃的主要原料是什么？02情景導(dǎo)入問(wèn)題1：玻璃屬于什么材料，還有其他什么物質(zhì)也是屬于該材料類別的？01無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料——硅酸鹽材料陶瓷玻璃水泥玻璃主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2原料：純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、

石英砂(SiO2)設(shè)備：玻璃窯性能：硬度高、耐高溫、耐腐蝕用途：建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、

高強(qiáng)度復(fù)合材料等硅酸鹽材料玻璃是混合物，無(wú)固定熔點(diǎn)問(wèn)題:2：玻璃的主要成分是什么，生產(chǎn)玻璃的主要原料是什么？02玻璃的變化硅酸鹽材料玻璃中添加的原料優(yōu)點(diǎn)用途添加含鉛的原料透光性好,折射率強(qiáng)制造眼鏡、照相機(jī)和光學(xué)儀器的透鏡加入硼酸鹽原料耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化實(shí)驗(yàn)室使用的玻璃儀器金屬氧化物或鹽彩色玻璃建筑、裝飾問(wèn)題3：多彩玻璃的彩色哪里來(lái)的，通過(guò)什么工藝可以得到多彩玻璃？03變化后的玻璃硅酸鹽材料光學(xué)透鏡彩色玻璃實(shí)驗(yàn)儀器陶瓷主要成分：硅酸鹽原料：黏土（含水的鋁硅酸鹽）設(shè)備：陶瓷窯性能：硬度高、耐高溫、耐腐蝕用途：建筑材料、絕緣材料、

日用器皿、衛(wèi)生潔具硅酸鹽材料水泥主要成分：硅酸鹽原料：黏土、石灰石、石膏設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯性能：硬度高、耐高溫、耐腐蝕用途：建筑材料、水利工程硅酸鹽材料石膏的作用：調(diào)節(jié)水泥硬化速率硅酸鹽材料硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體。每個(gè)Si結(jié)合4個(gè)O，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過(guò)頂角的O相互連接，每個(gè)O為兩個(gè)四面體所共有，與2個(gè)Si相結(jié)合。硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)。玻璃怎么來(lái)的

普通玻璃是以純堿、石灰石和石英砂為原料,經(jīng)混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發(fā)生復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化而制得。你能寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎?硅酸鹽材料SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑

同主族元素的性質(zhì)具有遞變性,則酸性H2CO3>H2SiO3。此結(jié)論與反應(yīng)SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑是否矛盾?如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明H2CO3的酸性大于H2SiO3?思考與討論高溫====不矛盾，反應(yīng)生成了氣體逸散。元素的非金屬性C>Si，則酸性H2CO3>H2SiO3實(shí)驗(yàn)方案：將CO2通入Na2SiO3溶液中酸性：HCl>H2CO3>H2SiO3結(jié)論：飽和NaHCO3溶液NaSiO3溶液Na2SiO3溶液×√現(xiàn)象：產(chǎn)生大量氣泡，并生成白色沉淀

CaCO3鹽酸Na2SiO3＋CO2＋H2O＝H2SiO3↓

＋Na2CO3CO2中混有HCl氣體

除去CO2中混有HCl氣體

新型無(wú)機(jī)非金屬材料航空航天高鐵運(yùn)輸通信工程千里傳音情景導(dǎo)入問(wèn)題1：光纖的主要成分是什么？為什么選擇該成分？01問(wèn)題3：光纖信息怎么轉(zhuǎn)化的，選擇什么材料，為什么選擇該材料？03問(wèn)題:2：光纖是怎么傳遞信息，需要哪些媒介？02二氧化硅的性質(zhì)1.物理性質(zhì)：無(wú)色透明晶體或白色粉末，硬度大，難溶于水，自然界中以石英、瑪瑙、水晶形態(tài)存在。新型無(wú)機(jī)非金屬材料問(wèn)題1：光纖的主要成分是什么？為什么選擇該成分？01二氧化硅二氧化硅透明，折射率合適，能夠發(fā)生全反射，用于制備光纖二氧化硅的化學(xué)性質(zhì)新型無(wú)機(jī)非金屬材料可以利用氫氟酸來(lái)刻蝕玻璃硅酸鈉的性質(zhì)與用途新型無(wú)機(jī)非金屬材料俗名：Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃，性質(zhì)：具有黏結(jié)力強(qiáng)，耐高溫等特性用途：可以用作黏合劑和防火劑注意：實(shí)驗(yàn)室盛放堿溶液的試劑瓶應(yīng)使用橡膠塞，而不用玻璃塞但可以用玻璃瓶來(lái)盛裝氫氧化鈉，因?yàn)椴Ａ萜鲀?nèi)壁光滑，二氧化硅排列緊密，氫氧化鈉難以腐蝕二氧化硅的應(yīng)用1.制造光導(dǎo)纖維2.制造玻璃3.制造水玻璃新型無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料問(wèn)題:2：光纖是怎么傳遞信息，需要哪些媒介？02光敏二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)硅單質(zhì)硅1.硅的存在與結(jié)構(gòu)含量：地殼中居第二位存在形態(tài)：氧化物和硅酸鹽（化合態(tài)）周期表中的位置：第三周期

第ⅣA族原子結(jié)構(gòu)示意圖：新型無(wú)機(jī)非金屬材料硅的性質(zhì)1.硅的物理性質(zhì)：灰黑色固體，熔、沸點(diǎn)高，硬度大，是一種優(yōu)良的半導(dǎo)體材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料半導(dǎo)體材料—能產(chǎn)生光電效應(yīng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)問(wèn)題3：光纖信息怎么轉(zhuǎn)化的，選擇什么材料，為什么選擇該材料？03硅的性質(zhì)2.硅的化學(xué)性質(zhì)：常溫下，化學(xué)性質(zhì)不活潑，但可以和F2、氫氟酸和強(qiáng)堿溶液發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)。新型無(wú)機(jī)非金屬材料(1)常溫下能與氟氣、氫氟酸、強(qiáng)堿等反應(yīng)Si＋2F2===SiF4Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑硅的性質(zhì)2.硅的化學(xué)性質(zhì)：硅在加熱條件下還可以和很多非金屬單質(zhì)反應(yīng)。新型無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸的性質(zhì)新型無(wú)機(jī)非金屬材料(1)二元弱酸：酸性比H2CO3弱，不溶于水，是白色沉淀(2)與NaOH反應(yīng)：H2SiO3＋2NaOH===Na2SiO3＋2H2O(3)加熱分解：H2SiO3===SiO2＋H2O△硅的應(yīng)用：二極管、計(jì)算機(jī)芯片、硅太陽(yáng)能電池新型無(wú)機(jī)非金屬材料硅的工業(yè)制取新型無(wú)機(jī)非金屬材料工業(yè)上制備高純硅，一般需要先制得純度為98%左右的粗硅，再以其為原料制備高純硅。例如，可以將粗硅轉(zhuǎn)化為三氯硅烷(SiHCl3)，再經(jīng)氫氣還原得到高純硅硅的工業(yè)制取新型無(wú)機(jī)非金屬材料SiO2+2C=========Si+2CO↑1800~2000

℃Si+3HCl=====

SiHCl3+H2↑300

℃SiHCl3+H2

=====

Si+3HCl1100

℃硅的工業(yè)制取新型無(wú)機(jī)非金屬材料1.粗硅的主要成分是什么？硅、過(guò)量剩余的焦炭、未反應(yīng)的二氧化硅2.怎么提純SiHCl3，粗硅與HCl氣體反應(yīng)完全后，經(jīng)冷凝得到的SiHCl3(沸點(diǎn)33.0℃)中含有少量SiCl4(沸點(diǎn)57.6℃)和HCl(沸點(diǎn)－84.7℃)分餾（蒸餾）3.SiHCl3遇水劇烈反應(yīng)生成H2SiO3、HCl和H2，SiHCl3在空氣中易自燃，所以制備過(guò)程需要在一個(gè)怎樣的環(huán)境下進(jìn)行整個(gè)制備過(guò)程必須嚴(yán)格控制無(wú)水無(wú)氧新型陶瓷新型無(wú)機(jī)非金屬材料結(jié)構(gòu)性能高溫抗氧化性能碳原子和硅原子通過(guò)共價(jià)鍵連接硬度大砂紙和砂輪的磨料耐高溫結(jié)構(gòu)材料耐高溫半導(dǎo)體材料碳化硅陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷壓電陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷俗稱金剛砂碳納米材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料

碳納米材料是近年來(lái)人們十分關(guān)注的一類新型無(wú)機(jī)非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。富勒烯新型無(wú)機(jī)非金屬材料

富勒烯是由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，其中的C60是富勒烯的代表物。C60的發(fā)現(xiàn)為納米科學(xué)提供了重要的研究對(duì)象，開啟了碳納米材料研究和應(yīng)用的新時(shí)代。碳納米管新型無(wú)機(jī)非金屬材料

碳納米管可以看成是由