高考化學(xué)復(fù)習(xí)-課件-第3單元-課題1-無機(jī)非金屬材料分析第一頁，共42頁。

同學(xué)們，以下工業(yè)建筑及生活用品都是有那些材料構(gòu)成的？水泥第一頁第二頁，共42頁。第二頁第三頁，共42頁。玻璃第三頁第四頁，共42頁。第四頁第五頁，共42頁。中國陶瓷珍品之清彩瓷第五頁第六頁，共42頁。中國陶瓷珍品之清青花第六頁第七頁，共42頁。唐三彩第七頁第八頁，共42頁。思考與交流

通過，以上幻燈片提示，誰能說出什么是硅酸鹽材料？自然界中那些物質(zhì)是硅酸鹽或硅的氧化物？傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品以什么物質(zhì)為原料生產(chǎn)？原料又有什么結(jié)構(gòu)特殊性？陶瓷、水泥、玻璃等是硅酸鹽材料；沙石、黏土、石英、石棉、高齡石等許多礦物是硅酸鹽或硅的氧化物；傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品以黏土、鉀長石和鈉長石為原料。第八頁第九頁，共42頁。結(jié)構(gòu)中都含有硅氧四面體

特點(diǎn)：穩(wěn)定性高、硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、絕緣、耐腐蝕等第九頁第十頁，共42頁。1.陶瓷(China)主要原料：黏土傳統(tǒng)生產(chǎn)過程：混和、成型、干燥、燒結(jié)、冷卻反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化

主要成分：硅酸鹽主要特性：抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等優(yōu)點(diǎn)。

一、傳統(tǒng)硅酸鹽材料第十頁第十一頁，共42頁。陶瓷器制造過程示意圖第十一頁第十二頁，共42頁。你能說出陶釉的成分嗎？

金屬及金屬氧化物，如紅色Cu2O。第十二頁第十三頁，共42頁。我國古代人民真?zhèn)ゴ螅蛩麄儗W(xué)習(xí)！第十三頁第十四頁，共42頁。二、玻璃1.原

料：純堿、石灰石和石英2.主要設(shè)備：玻璃熔爐

3.生產(chǎn)過程：原料粉碎，玻璃熔爐中強(qiáng)熱，成型冷卻4.反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，主要反應(yīng)Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑高溫CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑高溫第十四頁第十五頁，共42頁。5.主要成分：Na2SiO3?CaSiO3?SiO2

6.主要性能：玻璃態(tài)物質(zhì)，沒有固定的熔點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。（Na2O?CaO?6SiO2）第十五頁第十六頁，共42頁。第十六頁第十七頁，共42頁。普通玻璃第十七頁第十八頁，共42頁。光學(xué)玻璃第十八頁第十九頁，共42頁。石英玻璃鋼化玻璃光學(xué)玻璃第十九頁第二十頁，共42頁。鋼化玻璃第二十頁第二十一頁，共42頁。第二十一頁第二十二頁，共42頁。2.水泥：主要原料：黏土和石灰石主要設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程：生料研磨，高溫煅燒得熟料，再加石膏研成粉末得普通硅酸鹽水泥輔助原料：石膏—作用是調(diào)節(jié)水泥硬化速度第二十二頁第二十三頁，共42頁。第二十三頁第二十四頁，共42頁。水泥回轉(zhuǎn)窯第二十四頁第二十五頁，共42頁。主要成分：硅酸三鈣(3CaO?SiO2)、

硅酸二鈣(2CaO?SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO?Al2O3)等主要性能：水硬性主要用途：建筑、修路。

如：水泥砂漿、混凝土、鋼筋混凝土。反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化學(xué)與問

你聽說過豆腐渣工程嗎，產(chǎn)生現(xiàn)象的原因很多，但都與水泥標(biāo)號有關(guān)，查閱資料了解水泥標(biāo)號有關(guān)問題。第二十五頁第二十六頁，共42頁。定義：特性：種類：具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊功能（性質(zhì)）的新材料。能承受高溫、強(qiáng)度大：氮化硅陶瓷（耐1200OC)具有光學(xué)特性：光導(dǎo)纖維具有電學(xué)特性：K3C60超導(dǎo)體具有生物功能：如Ca3(PO4)2系陶瓷用途：氮化硅陶瓷光導(dǎo)纖維醫(yī)學(xué)、日常生活、交通、通訊、機(jī)械、建筑航空、航天等二、新型無機(jī)非金屬材料第二十六頁第二十七頁，共42頁。碳化硅SiC,俗稱金剛砂。熔點(diǎn)高(2450℃),硬度大(9.2),是重要的工業(yè)磨料。如其中摻入某些雜質(zhì),會使之出現(xiàn)半導(dǎo)體,作為高溫半導(dǎo)體,用于電熱元件。作為高溫結(jié)構(gòu)陶瓷,日益受到人們的重視。它最適宜的應(yīng)用領(lǐng)域是高溫、耐磨和耐蝕的環(huán)境,現(xiàn)已用作火箭噴嘴,熱電偶保護(hù)管,熱交換器和耐磨、耐蝕的零件。碳化硅制成的渦輪葉片

1、新型陶瓷第二十七頁第二十八頁，共42頁。氮化硅陶瓷（Si3N4

）是灰白色固體，硬度為9，是最硬的材料之一。它的導(dǎo)熱性好且膨脹系數(shù)小，可經(jīng)受低溫高溫、驟冷驟熱反復(fù)上千次的變化而不破壞，因此是十分理想的高溫結(jié)構(gòu)材料。第二十八頁第二十九頁，共42頁。

科技人員發(fā)現(xiàn)，如果用耐高溫的陶瓷，如氮化硅陶瓷等代替合金鋼制造陶瓷發(fā)動機(jī)，其工作溫度可達(dá)1300℃～1500℃。

美國軍方曾做過一次有趣的實(shí)驗(yàn)：在演習(xí)場200米跑道的起跑線上，停放著兩輛坦克，一輛裝有500馬力的鋼質(zhì)發(fā)動機(jī)，而另一輛裝有同樣馬力的陶瓷發(fā)動機(jī)。陶瓷發(fā)動機(jī)果然身手不凡，那輛坦克僅用了19秒鐘就首先到達(dá)終點(diǎn)，而鋼質(zhì)發(fā)動機(jī)坦克在充分預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)后，用了26秒才跑完全程。其奧秘就在于陶瓷發(fā)動機(jī)的熱效率高，不僅可節(jié)省30％的熱能，而且工作功率比鋼質(zhì)發(fā)動機(jī)提高45％以上。另外，陶瓷發(fā)動機(jī)無需水冷系統(tǒng)，其密度也只有鋼的一半左右，這對減小發(fā)動機(jī)自身重量也有重要意義。第二十九頁第三十頁，共42頁。交流1、新興陶瓷材料具有那些優(yōu)良的性能？2、碳化硅結(jié)構(gòu)同硅相似，分析其可能的性質(zhì)。3、寫出制取碳化硅、氮化硅的化學(xué)反應(yīng)方程式。SiO2+3C=SiC+2CO↑3Si+2N2=Si3N43SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl原子晶體第三十頁第三十一頁，共42頁。

單晶硅在日常生活中是電子計算機(jī)、自動控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。電視、電腦、冰箱、電話、手表、汽車，處處都離不開單晶硅材料，單晶硅作為科技應(yīng)用普及材料之一，已經(jīng)滲透到人們生活中的各個角落。

單晶硅在火星上是火星探測器中太陽能轉(zhuǎn)換器的制成材料?；鹦翘綔y器在火星上的能量全部來自太陽光，探測器白天休息--利用太陽能電池板把光能轉(zhuǎn)化為電能存儲起來，晚上則進(jìn)行科學(xué)研究活動。也就是說，只要有了單晶硅，在太陽光照到的地方，就有了能量來源。

單晶硅在太空中是航天飛機(jī)、宇宙飛船、人造衛(wèi)星必不可少的原材料。人類在征服宇宙的征途上，所取得的每一步進(jìn)步，都有著單晶硅的身影。航天器材大部分的零部件都要以單晶硅為基礎(chǔ)。離開單晶硅，衛(wèi)星會沒有能源，沒有單晶硅，航天飛機(jī)和宇航員不會和地球取得聯(lián)系，單晶硅作為人類科技進(jìn)步的基石，為人類征服太空作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。

單晶硅在太陽能電池中的應(yīng)用高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料。在光伏技術(shù)和微小型半導(dǎo)體逆變器技術(shù)飛速發(fā)展的今天，利用硅單晶所生產(chǎn)的太陽能電池可以直接把太陽能轉(zhuǎn)化為光能，實(shí)現(xiàn)了邁向綠色能源革命的開始。第三十一頁第三十二頁，共42頁。由硅石粗硅高純多晶硅（純度在9個“9”以上(99.9999999％以上)單晶硅（1）粗硅的制備：又稱工業(yè)硅，純度在95％99％的硅（反應(yīng)要點(diǎn)高溫1600℃1800℃）

（2）SiHCl3的制備多用粗硅與干燥氯化氫在200℃以上反應(yīng)：Si十3HCl==SiHCl3+H2（3）精餾提純后的SiHCl3用高純氫氣還原得到多晶硅

SiHCl3十H2==Si十3HCl2、現(xiàn)代信息技術(shù)材料----單晶硅

SiO2(s)十2C(s)＝Si(s)十2CO(g)

第三十二頁第三十三頁，共42頁。閱讀：科學(xué)視野—太陽能電池第三十三頁第三十四頁，共42頁。討論1.高壓合成金剛石的局限性？2.化學(xué)氣相沉積法制造金剛石薄膜的原理是什么？3.石墨、金剛石、C60新材料誕生新技術(shù)第三十四頁第三十五頁，共42頁。注意：金剛石石墨C60之間的關(guān)系？碳的三種物質(zhì)形態(tài)C60金剛石石墨第三十五頁第三十六頁，共42頁。C60及其應(yīng)用前景

C60的發(fā)現(xiàn)

1985年，美國科學(xué)家克羅托（H.W.K.kroto)等用質(zhì)譜儀,嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件,得到以C60為主的質(zhì)譜圖。由于受建筑學(xué)家布克米尼斯持?富勒（BuckminsterFuller）設(shè)計的球形薄殼建筑結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，克羅托（kroto)等提出C60是由60個碳原子構(gòu)成的球形32面體，即由12個五邊形和20個六邊形構(gòu)成。其中五邊形彼此不相連，只與六邊形相連。隨后將C60分子命名為布克米尼斯持?富勒烯（BuckminsterFuller）。由于C60分子的結(jié)構(gòu)酷似足球，所以又稱為足球烯（Footballene）除C60外，具有封閉籠狀結(jié)構(gòu)的還可能有C28、C32、C50、C70、C84、……C240、C540等，統(tǒng)稱為Fullerenes，中文譯名為富勒烯。第三十六頁第三十七頁，共42頁。

C60的超導(dǎo)性

1991年，赫巴德（Hebard）等首先提出摻鉀C60具有超導(dǎo)性，超導(dǎo)起始溫度為18K，打破了有機(jī)超導(dǎo)體（Et）2Cu[N（CN）2]Cl超導(dǎo)起始溫度為12.8K的紀(jì)錄。不久又制備出Rb3C60的超導(dǎo)體，超導(dǎo)起始溫度為29K。表1-1列出了已合成的各種摻雜C60的超導(dǎo)體和超導(dǎo)起始溫度，說明摻雜C60的超導(dǎo)體已進(jìn)入高溫超導(dǎo)體的行列。我國在這方面的研究也很有成就，北京大學(xué)和中國科學(xué)院物理所合作，成功地合成了K3C60和Rb3C60的超導(dǎo)體，超導(dǎo)起始溫度分別為8K和28K。有科學(xué)工作者預(yù)言，如果摻雜C240和摻雜C540，有可能合成出具有更高超導(dǎo)起始溫度的超導(dǎo)體。第三十七頁第三十八頁，共42頁。人們對C60的研究還在繼續(xù)，希望同學(xué)們加油，將來的某一天你也會在這方面獲得巨大成功。第三十八頁第三十九頁，共42頁。1.普通玻璃是

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