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材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類使用的材料除了金屬材料，還有無(wú)機(jī)非金屬材料等。從組成上看，許多無(wú)機(jī)非金屬材料含有硅、氧等元素，具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點(diǎn)，以及特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能。隨著工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展對(duì)材料性能要求的提高，一批新型無(wú)機(jī)非金屬材料相繼誕生，成為航空、航天、信息和新能源等高技術(shù)領(lǐng)域必需的材料。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：傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料塑料、合成橡膠、合成纖維第

頁(yè)1傳統(tǒng)的硅酸鹽材料陶瓷玻璃水泥第

頁(yè)由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱；一、硅酸鹽的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、表示方法：3、性質(zhì)：

大多數(shù)難溶于水、硬度高

、耐高溫、

耐腐蝕、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；少數(shù)可溶，如Na2SiO3，K2SiO3等。2、結(jié)構(gòu)：

在硅酸鹽中硅原子和氧原子構(gòu)成了硅氧四面體，如圖所示，四面體通過(guò)頂角的氧彼此相連，每個(gè)氧原子為2個(gè)四面體所共有。1、概念：1.陶瓷：以黏土（含水的鋁硅酸鹽）為主要原料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。二、常見(jiàn)的硅酸鹽產(chǎn)品：2.玻璃：

原料：純堿、石灰石、石英砂（SiO2）混合、粉碎、熔融主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2資料卡片含Pb原料制造光學(xué)玻璃，制造眼鏡、照相機(jī)、光學(xué)儀器透鏡。加入硼酸鹽制耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃，可用于實(shí)驗(yàn)室使用的玻璃儀器。加一些金屬氧化物或鹽可得到彩色玻璃，用于建筑和裝飾。用途：建筑材料、光學(xué)儀器、器皿、玻璃纖維等生產(chǎn)設(shè)備：玻璃熔爐【思考交流】1.生產(chǎn)玻璃的原料是純堿、石灰石和石英砂(主要成分為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(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式。2.玻璃有固定熔沸點(diǎn)嗎？為什么？混合物沒(méi)有固定的熔沸點(diǎn)。3.水泥——建筑的基石水泥原料：工業(yè)設(shè)備：黏土、石灰石、石膏水泥回轉(zhuǎn)窯混凝土：水泥、沙子和碎石等與水混合石膏的作用：條件：高溫煅燒調(diào)節(jié)水泥硬化速率【歸納總結(jié)】黏土生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等純堿、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）Na2SiO3、CaSiO3和SiO2生產(chǎn)建筑材料、光學(xué)儀器和各種器皿，制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料黏土和石灰石以及其他輔料大量用于建筑和水利工程第

頁(yè)2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1、單質(zhì)硅應(yīng)用半導(dǎo)體材料芯片晶體管太陽(yáng)能電池硅的化學(xué)性質(zhì)高純硅單質(zhì)的制備工業(yè)上用焦炭還原石英砂可制得粗硅，將粗硅進(jìn)一步提純得到高純硅。石英砂粗硅SiHCl3高純硅焦炭1800-2000℃300℃1100℃H2HCl粗硅（高純硅99.9999999％）應(yīng)用及存在瑪瑙沙子光導(dǎo)纖維（光纖）水晶石英2、二氧化硅SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。天然二氧化硅叫硅石；結(jié)晶的二氧化硅叫石英。

二氧化硅可用來(lái)生產(chǎn)光導(dǎo)纖維。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。光導(dǎo)纖維主要特性：①抗干擾性能好，不發(fā)生輻射；②通訊質(zhì)量好；③質(zhì)量輕、耐腐蝕。思考與交流根據(jù)以往所學(xué)、本節(jié)內(nèi)容，嘗試總結(jié)SiO2的化學(xué)性質(zhì)。SiO2能通過(guò)與水的反應(yīng)生成H2SiO3體現(xiàn)其酸性氧化物通性嗎？拓展：硅酸鈉的性質(zhì)【信息】

已知碳的非金屬性強(qiáng)于硅，則碳酸的酸性比硅酸（強(qiáng)還是弱？）請(qǐng)利用這一性質(zhì)分析解釋硅酸鈉溶液久置空氣中會(huì)有什么現(xiàn)象？（1）與酸反應(yīng)（強(qiáng)酸制弱酸）（2）防火材料三、新型陶瓷新型陶瓷在組成上不再限于傳統(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。氮化硅陶瓷氧化鋁陶瓷碳化硅陶瓷【科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)】壓電陶瓷：透明陶瓷：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。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。超導(dǎo)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。高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：一般用碳化硅、氮化硅