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

第四章第三節(jié)無機非金屬材料硅酸鹽材料

新型無機非金屬材料多彩玻璃情景導(dǎo)入多彩玻璃情景導(dǎo)入問題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問題3：多彩玻璃的彩色哪里來的，通過什么工藝可以得到多彩玻璃？03問題: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無機非金屬材料新型無機非金屬材料傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽材料傳統(tǒng)無機非金屬材料——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、

高強度復(fù)合材料等硅酸鹽材料玻璃是混合物，無固定熔點問題: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)點用途添加含鉛的原料透光性好,折射率強制造眼鏡、照相機和光學(xué)儀器的透鏡加入硼酸鹽原料耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化實驗室使用的玻璃儀器金屬氧化物或鹽彩色玻璃建筑、裝飾問題3：多彩玻璃的彩色哪里來的，通過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)透鏡彩色玻璃實驗儀器陶瓷主要成分：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Si結(jié)合4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O相互連接，每個O為兩個四面體所共有，與2個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、熔點高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點。玻璃怎么來的

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)計實驗證明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實驗方案：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

新型無機非金屬材料航空航天高鐵運輸通信工程千里傳音情景導(dǎo)入問題1：光纖的主要成分是什么？為什么選擇該成分？01問題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。新型無機非金屬材料問題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)新型無機非金屬材料可以利用氫氟酸來刻蝕玻璃硅酸鈉的性質(zhì)與用途新型無機非金屬材料俗名：Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃，性質(zhì)：具有黏結(jié)力強，耐高溫等特性用途：可以用作黏合劑和防火劑注意：實驗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盛裝氫氧化鈉，因為玻璃容器內(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.制造水玻璃新型無機非金屬材料新型無機非金屬材料問題: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轉(zhuǎn)化為電信號硅單質(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：新型無機非金屬材料硅的性質(zhì)1.硅的物理性質(zhì)：灰黑色固體，熔、沸點高，硬度大，是一種優(yōu)良的半導(dǎo)體材料新型無機非金屬材料半導(dǎo)體材料—能產(chǎn)生光電效應(yīng)將光信號轉(zhuǎn)化為電信號問題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、氫氟酸和強堿溶液發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)。新型無機非金屬材料(1)常溫下能與氟氣、氫氟酸、強堿等反應(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)。新型無機非金屬材料硅酸的性質(zhì)新型無機非金屬材料(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、計算機芯片、硅太陽能電池新型無機非金屬材料硅的工業(yè)制取新型無機非金屬材料工業(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)制取新型無機非金屬材料SiO2+2C=========Si+2CO↑1800~2000

℃Si+3HCl=====

SiHCl3+H2↑300

℃SiHCl3+H2

=====

Si+3HCl1100

℃硅的工業(yè)制取新型無機非金屬材料1.粗硅的主要成分是什么？硅、過量剩余的焦炭、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33.0℃)中含有少量SiCl4(沸點57.6℃)和HCl(沸點－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，所以制備過程需要在一個怎樣的環(huán)境下進行整個制備過程必須嚴格控制無水無氧新型陶瓷新型無機非金屬材料結(jié)構(gòu)性能高溫抗氧化性能碳原子和硅原子通過共價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機非金屬材料

碳納米材料是近年來人們十分關(guān)注的一類新型無機非金屬材料，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。富勒烯新型無機非金屬材料

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象，開啟了碳納米材料研究和應(yīng)用的新時代。碳納米管新型無機非金屬材料

碳納米管可以看成是由