5.3無(wú)機(jī)非金屬材料的主角課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版

第三節(jié)無(wú)機(jī)非金屬材料第五章高一化學(xué)21新型無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料你知道這些地標(biāo)性建筑用到了哪些材料嗎？材料按照化學(xué)組成和特性來(lái)分：無(wú)機(jī)非金屬材料金屬材料高分子材料：材料的分類材料金屬材料金屬單質(zhì)和合金無(wú)機(jī)非金屬材料玻璃、陶瓷、水泥硅—太陽(yáng)能電池有機(jī)高分子材料塑料、纖維、橡膠復(fù)合材料玻璃纖維、碳纖維、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂無(wú)機(jī)非金屬材料金屬材料：包含純金屬和合金有機(jī)高分子材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料：如玻璃、陶瓷、

水泥新型無(wú)機(jī)非金屬材料：硅和二氧化硅、

新型陶瓷、碳纖維等復(fù)合材料無(wú)機(jī)非金屬材料由什么物質(zhì)組成？有什么性質(zhì)？傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料多為硅酸鹽材料陶瓷玻璃水泥硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽存在：定義：硅酸鹽一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在于地殼、巖石中由金屬、硅、氧等元素形成的鹽①用鹽的化學(xué)式表示，如Na2SiO3、CaSiO3②用氧化物的形式表示，如Na2O?SiO2、CaO?SiO2①書(shū)寫(xiě)形式一般為：X金屬氧化物

?YSiO2

?ZH2O②元素化合價(jià)不變、原子比例不變③計(jì)量數(shù)以整數(shù)書(shū)寫(xiě)④多種金屬同時(shí)存在，活潑金屬寫(xiě)在前面【注意】

長(zhǎng)石（K2Al2Si2O8）、高嶺土[Al2Si2O5(OH)4]如何用氧化物形式表示？

Al2O3·2SiO2·2H2O K2O·Al2O3·2SiO2只是以氧化物的形式表示，但其本身屬于鹽硅酸鹽的結(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（Na2SiO3、K2SiO3除外）、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鈉Na2SiO3物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)白色固體俗稱泡花堿，可溶于水，水溶液俗稱水玻璃，是一種礦物膠，有很強(qiáng)的黏合性。與酸反應(yīng)：Na2SiO3+2HCl2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+2H2O+2CO2(過(guò)量）2NaHCO3+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2(少量）Na2CO3+H2SiO3↓硅酸：高中化學(xué)唯一難溶性酸①制硅酸；②黏合劑(礦物膠)；③耐火阻燃材料；④防腐劑用途傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料——陶瓷青花瓷、唐三彩陶瓷（china瓷都)

①主要原料：②傳統(tǒng)制作過(guò)程：黏土

(主要成分是Al2O3·2SiO2·2H2O,含水的鋁硅酸鹽)混合→成型→干燥→燒結(jié)→冷卻→陶瓷器③反應(yīng)原理：④主要成分：⑤主要特性：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型復(fù)雜的物理、化學(xué)變化硅酸鹽⑥用途：建筑材料、絕緣材料、日常器皿、衛(wèi)生潔具高壓輸電線路使用了陶瓷絕緣材料陶瓷傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料——陶瓷傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料——玻璃①主要原料：②主要設(shè)備：④反應(yīng)原理：⑤普通玻璃的成分：⑥主要特性：純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英砂(SiO2)玻璃窯③生產(chǎn)過(guò)程：原料粉碎，玻璃窯中強(qiáng)熱，成型冷卻Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑高溫CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高溫沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，可在一定溫度范圍內(nèi)軟化Na2SiO3、CaSiO3、SiO2⑦用途：生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料等。固體和固體發(fā)生反應(yīng)，不能證明酸性強(qiáng)弱。加入一些金屬氧化物或鹽可以得到彩色玻璃，常用于建筑和裝飾。著色劑玻璃顏色MnO2紫色CoO、Co2O3紫紅色FeO、K2Cr2O7綠色CdS、

Fe2O3

、Sb2S3黃色AuCl

、

Cu2O紅色CuO、MnO2

、Fe3O4黑色【思考】家中常用的玻璃為什么微微帶綠色？傳統(tǒng)無(wú)機(jī)硅酸鹽產(chǎn)品玻璃生產(chǎn)中采用不同的原料和工藝，可以制得多種具有不同性能和用途的玻璃。玻璃傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料——水泥①主要原料：②主要設(shè)備：石灰石（CaCO3），黏土，輔料(石膏CaSO4?2H2O)等水泥回轉(zhuǎn)窯③生產(chǎn)過(guò)程：原料研磨混合

煅燒(回轉(zhuǎn)窯)成品加入石膏生料熟料調(diào)節(jié)水泥的硬化速度④反應(yīng)原理：⑤主要成分：⑥特性：硅酸三鈣(3CaO?SiO2)硅酸二鈣(2CaO?SiO2)鋁酸三鈣(3CaO?Al2O3)

復(fù)雜的物理的、化學(xué)的變化水泥具有水硬性⑦主要用途:建筑、修路。如:水泥砂漿、混凝土、鋼筋混凝土。無(wú)機(jī)非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃陶瓷：原料——黏土玻璃：原料——純堿、石灰石和石英水泥：原料——黏土和石灰石;加適量石膏【歸納總結(jié)】傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料

陶瓷玻璃普通水泥原料黏土純堿（Na2CO3）石灰石（CaCO3）石英砂（SiO2）主要原料：石灰石、黏土輔助原料：石膏設(shè)備陶瓷窯玻璃窯水泥回轉(zhuǎn)窯主要成分二氧化硅（SiO2）硅酸鹽硅酸鈉（Na2SiO3）硅酸鈣（CaSiO3）二氧化硅（SiO2）硅酸三鈣（2CaO·SiO2）硅酸二鈣（2CaO·SiO2）鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3）用途生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、玻璃纖維大量用于建筑和水利工程1．傳統(tǒng)的硅酸鹽材料有什么優(yōu)、缺點(diǎn)？2.新型無(wú)機(jī)非金屬材料有哪些特性？?jī)?yōu)點(diǎn)：抗腐蝕、耐高溫；

缺點(diǎn)：質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊。①承受高溫，強(qiáng)度高。②具有光學(xué)特性。③具有電學(xué)特性。④具有生物功能。3、新型陶瓷1、單晶硅2、二氧化硅

高溫結(jié)構(gòu)陶瓷

(SiC、Si3N4)壓電陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷4、碳納米材料：富勒烯、碳納米管、石墨烯等

新型無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料1、單晶硅

獨(dú)特的電學(xué)性能半導(dǎo)體材料高純硅廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域硅晶片用于生產(chǎn)芯片硅太陽(yáng)能電池新型無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料

硅谷（SiliconValley），位于美國(guó)加利福尼亞北部的大都會(huì)區(qū)舊金山灣區(qū)南面，是高科技事業(yè)云集的圣塔克拉拉谷（SantaClaraValley）的別稱。

是電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)業(yè)的王國(guó)。

硅谷最早是研究和生產(chǎn)以硅為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體芯片的地方，因此得名。2、二氧化硅水晶、瑪瑙飾品石英坩堝光導(dǎo)纖維光學(xué)纖維胃鏡優(yōu)越的光學(xué)性能光導(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。建筑材料玻璃儀器新型無(wú)機(jī)非金屬材料①②③④⑧⑩③④⑤⑥⑦⑨3、新型陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷相比，新型陶瓷在成分上有很大的變化，不再局限于傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，在光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面有很多新的特性和功能。新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷壓電陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷新型無(wú)機(jī)非金屬材料一般用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結(jié)而成，具有耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等優(yōu)良性能。與金屬材料相比，更能適應(yīng)嚴(yán)酷的環(huán)境，可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和高溫電極材料等。高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷氮化硅軸承新型無(wú)機(jī)非金屬材料碳原子和硅原子通過(guò)共價(jià)鍵連接結(jié)構(gòu)：性能砂紙和砂輪的磨料高溫抗氧化性能硬度大耐高溫結(jié)構(gòu)材料耐高溫半導(dǎo)體材料碳化硅陶瓷碳化硅SiC：俗稱“金剛砂”思考：請(qǐng)畫(huà)出硅和氮的原子結(jié)構(gòu)示意圖，并根據(jù)元素周期律的知識(shí)，寫(xiě)出氮化硅的化學(xué)式。新型無(wú)機(jī)非金屬材料主要有鈦酸鹽和鋯酸鹽等，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化，可用于濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器和點(diǎn)火器等。壓電陶瓷主要有氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷，具有優(yōu)異的光學(xué)性能，耐高溫，絕緣性好，可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測(cè)窗等。透明陶瓷新型無(wú)機(jī)非金屬材料鈉蒸氣放電發(fā)光問(wèn)題早在1950年就得以解決，但當(dāng)時(shí)沒(méi)有任何材料可以的的抵御高溫鈉蒸氣(1400℃)強(qiáng)烈的腐蝕性。氧化鋁陶瓷

在某一臨界溫度下電阻為零，具有超導(dǎo)性，用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域。超導(dǎo)陶瓷新型無(wú)機(jī)非金屬材料世界上最小的車是什么車？它的輪軸能像汽車的輪軸一樣平滑旋轉(zhuǎn)，而輪軸末端是4個(gè)“巴基球”做成的輪子?！鞍突颉笔怯?0個(gè)碳原子構(gòu)成的納米級(jí)球狀分子，具有很多新奇的特性，在納米技術(shù)研究中很受科學(xué)家重視。納米車的輪子可滾動(dòng)電子顯微鏡下觀察到的納米汽車既不是各大汽車廠商的迷你系列轎車，也不是孩子們的玩具模型，而是由荷蘭格羅寧根大學(xué)有機(jī)化學(xué)教授本·費(fèi)林加研制的納米車。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?；瘜W(xué)趣史C60的發(fā)現(xiàn)1985，美國(guó)化學(xué)家斯莫利和柯?tīng)栆约坝?guó)化學(xué)家克魯特，通過(guò)激光照射石墨實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)新型單質(zhì)C60分子。并在建筑設(shè)計(jì)師富勒設(shè)計(jì)球形建筑的啟發(fā)下，繪制出由20個(gè)正六邊形和12個(gè)正五邊表構(gòu)成的“籠狀”分子結(jié)構(gòu)，并把它命名為“富勒烯”，因分子結(jié)構(gòu)形似足球，又稱為“足球烯”。1996年三位科學(xué)家獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。新型無(wú)機(jī)非金屬材料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(kāi)啟了碳納米材料研究和應(yīng)用的新時(shí)代?！岸瑠W會(huì)”演員服飾用上石墨烯智能發(fā)熱防寒保暖

石墨烯石墨烯是只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨新型無(wú)機(jī)非金屬材料化學(xué)趣史碳納米碳管1991年，日本化學(xué)家飯島博士在對(duì)石墨電弧放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了有單層、多層石墨卷曲而成的碳納米碳管。納米碳管的發(fā)現(xiàn)也給材料研究帶來(lái)了新的變革。新型無(wú)機(jī)非金屬材料5、碳納米管材料類別成分性能應(yīng)用富勒烯——碳納米管石墨烯由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子納米汽車由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑比表面積大，強(qiáng)度高、優(yōu)良電化學(xué)性能復(fù)合材料、電池、傳感器只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨電阻率低、熱導(dǎo)率高，高強(qiáng)度光電器件、超級(jí)電容器、電池和復(fù)合材料（eg:動(dòng)力電池、超輕海綿）新型無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料單晶硅二氧化硅新型陶瓷碳納米材料應(yīng)用:芯片、太陽(yáng)能電池是沙子、水晶、石英、瑪瑙的主要成分，可用于制光導(dǎo)纖維碳化硅（金剛砂）氮化硅壓電陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷Si3N4富勒烯碳納米管石墨烯新型無(wú)機(jī)非金屬材料【典例1】下列關(guān)于無(wú)機(jī)非金屬材料的說(shuō)法不正確的是(

)A．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料

B．新型無(wú)機(jī)非金屬材料雖然克服了傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的缺點(diǎn)，但強(qiáng)度比較差

C．高溫結(jié)構(gòu)材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優(yōu)點(diǎn)

D．傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料和新型無(wú)機(jī)非金屬材料的主要成分不同B【典例2】北京冬奧會(huì)上科技元素“星光熠熠”，向世界展現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)

代化的中國(guó)。212項(xiàng)技術(shù)在冬奧會(huì)上得以應(yīng)用，如含有石墨烯的智能

服飾、鋁合金管材和光導(dǎo)纖維等等。有關(guān)說(shuō)法中不正確的是（

）

A．石墨烯是一種電阻率低、熱導(dǎo)率高的具有優(yōu)異性能的新型材料

B．我國(guó)提出網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，光纜線路總長(zhǎng)超過(guò)三千萬(wàn)公里，光纜的

主要成分是二氧化硅

C．制造手機(jī)芯片