01四月2025十堰一中2024級高一化學(xué)必修第二冊主講人：劉歡第2課時硅酸鹽、無機非金屬材料第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第三節(jié)無機非金屬材料硅酸鹽1、定義：硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。2、存在：地殼巖石的主要成分

斜長NaAlSi3O8正長石KAlSi3O8透輝石CaMgSi2O6高嶺石Al2(Si2O5)(OH)4綠柱石

Ba3Al2Si6O18

3、書寫：用鹽的化學(xué)式表示，如Na2SiO3用氧化物形式表示，如Na2O?SiO2原則：活潑金屬氧化物?較活潑金屬氧化物

?SiO2

?H2O注意事項：①元素化合價不變②原子比例不變③多種金屬同時存在，活潑的寫在前面④化學(xué)式前面的系數(shù)不能為分數(shù)練習(xí)：高嶺土Al2(Si2O5)(OH)4

鉀云母K(Al3Si3O10)(OH)2答案：Al2O3?2SiO2?2H2O

K2O?3Al2O3?6SiO2?2H2O長

石

KAlSi3O8鈉長石

NaAlSi3O8K2O·Al2O3·6SiO2Na2O·Al2O3·6SiO2

多數(shù)具有硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點，以及特殊的光學(xué)、電學(xué)等性能。4、硅酸鹽的性質(zhì)：例如：Na2SiO3水溶液俗稱：水玻璃、泡花堿相對穩(wěn)定、不能燃燒、不易被腐蝕用途：制備硅膠、木材防火劑、肥皂填充劑、黏膠劑特性：水溶液有黏性①與酸反應(yīng)：Na2SiO3＋2HCl

=2NaCl＋H2SiO3(膠體)②與CO2反應(yīng)：Na2SiO3＋CO2(少量)＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3(膠體)Na2SiO3＋2H2O＋2CO2(過量)=

H2SiO3(膠體)＋2NaHCO3有例外Na2SiO3(1)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：SiC、BN、Si3N4、Al2O3等。(2)碳納米材料：富勒烯、碳納米管、石墨烯等。(3)特殊功能的含硅材料：材料金屬材料無機非金屬材料有機高分子材料金屬單質(zhì)、各種合金傳統(tǒng)無機非金屬材料新型無機非金屬材料水泥、玻璃、陶瓷Si、光導(dǎo)纖維(SiO2)天然高分子：合成高分子：淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、天然橡膠等塑料、合成纖維、合成橡膠、粘合劑、涂料等材料的分類一、傳統(tǒng)無機非金屬材料——硅酸鹽材料【思考】現(xiàn)在家居裝修以明亮，簡潔，實用的風(fēng)格為主流，大家能判斷都用到哪些材料以及它們的類別嗎？

玻璃傳統(tǒng)無機非金屬材料鋁合金金屬材料木紋磚傳統(tǒng)無機非金屬材料陶瓷1.陶瓷——土與火的完美結(jié)合china和China舊石器時代陶器距今將近2萬年新石器時代陶器距今約1萬年春秋戰(zhàn)國原始瓷距今約2千多年陶瓷史的第一個高峰唐朝（南青、北白、唐三彩）越窯青瓷刑窯白瓷唐三彩宋朝（汝、哥、官、均、定）陶瓷歷史：青花瓷、唐三彩China新石器時代就能燒制唐宋時期達到鼎盛：清乾隆琺瑯彩古月軒錦雞圖雙耳瓶1.15億清乾隆粉彩鏤空“吉慶有余”轉(zhuǎn)心瓶5.5億北宋汝窯天青釉葵花洗2.08億原料性質(zhì)黏土(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優(yōu)點。生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等。應(yīng)用1.陶瓷——土與火的完美結(jié)合設(shè)備陶瓷窯2.玻璃——沙與火的淬煉原料設(shè)備原理純堿、石灰石和石英砂玻璃窯Na2SiO3、CaSiO3、SiO2成分【思考】高溫條件下反應(yīng)的原理是什么？SiO2+Na2CO3

====Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2↑高溫高溫生產(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。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黑色鋼化玻璃【思考】鋼化玻璃也是傳統(tǒng)無機非金屬材料嗎？和普通玻璃成分一樣嗎？是3.水泥原料設(shè)備黏土、石灰石（再加入少量石膏）水泥回轉(zhuǎn)窯【注意】水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土。作用：調(diào)節(jié)水泥硬化速率條件高溫煅燒【思考】為什么陶瓷、玻璃、水泥都具有硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點？在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體(如圖)：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，所以硅酸鹽材料大多具有以上等特點。二、新型無機非金屬材料

一些材料含碳、氮等其他元素，在航天、能源和醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無機非金屬材料突破了傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，一系列新型無機非金屬材料相繼問世。高純度的含硅元素的材料：單晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光學(xué)和電學(xué)性能，是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)材料。單晶硅氮化硅1.硅和二氧化硅①高純硅廣泛用于

技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域。②SiO2用于生產(chǎn)

。信息光導(dǎo)纖維二氧化硅光導(dǎo)纖維硅芯片2.新型陶瓷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)等方面具有很多新的特性和功能。金剛砂高溫結(jié)構(gòu)陶瓷壓電陶瓷蜂鳴器透明陶瓷(高壓鈉燈)超導(dǎo)陶瓷線圈2.新型陶瓷成分：碳化硅(SiC)結(jié)構(gòu)：性能：硬度大、耐高溫、抗氧化主要應(yīng)用：砂紙和砂輪的磨料、耐高溫半導(dǎo)體材料①金剛砂②高溫結(jié)構(gòu)陶瓷成分：碳化硅、氮化硅、金屬氧化物性能：耐高溫、抗氧化、耐腐蝕主要應(yīng)用：火箭和汽車發(fā)動機、高溫電極材料等C和Si通過共價鍵連接，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)③壓電陶瓷成分：鈦酸鹽、鋯酸鹽等性能：實現(xiàn)機械能與電能相互轉(zhuǎn)化主要應(yīng)用：濾波器、揚聲器、超聲波探傷器和點火器等2.新型陶瓷4MHz壓電陶瓷聚焦超聲波片高頻壓電陶瓷諧振器④透明陶瓷成分：氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷；

氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷等性能：具有優(yōu)異的光學(xué)性能，耐高溫，絕緣性好主要應(yīng)用：高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等2.新型陶瓷氧化鋁陶瓷二氧化鋯2.新型陶瓷性能：臨界溫度下電阻為零，具有超導(dǎo)性；主要應(yīng)用：用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域。⑤超導(dǎo)陶瓷常見新型陶瓷及其用途(連線)3.碳納米材料主要富勒烯、碳納米管、石墨烯等，廣泛應(yīng)用于能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域。石墨烯電池①富勒烯3.碳納米材料是由

構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，如C50、C60、C70、C120等，其代表物是

。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。碳原子C60

C60因其外觀與足球相似，故又稱之為足球烯。②碳納米管碳納米管可以看成是由石墨片卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑。比表面積大，具有高強度和電學(xué)性能，用于生產(chǎn)復(fù)合材料，電池、傳感器。3.碳納米材料石墨烯是只有一個

直徑厚度的單層石墨，其獨特的結(jié)構(gòu)使其電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強度，在光電器件、超級電容器、電池和復(fù)合材料等方面的應(yīng)用研究正在不斷深入。碳原子③石墨烯3.碳納米材料潤滑松軟導(dǎo)電課堂總結(jié)碳是構(gòu)成有機物的主要元素“統(tǒng)治了有機界”硅是構(gòu)成巖石和許多礦物的基本元素，“統(tǒng)治了地殼”(1)(2)新型陶瓷