無(wú)機(jī)非金屬材料第三節(jié)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的原料、成分、性能及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用。2.了解硅、二氧化硅的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用。3.知道幾種常見(jiàn)的新型無(wú)機(jī)非金屬材料的成分及在生產(chǎn)中的應(yīng)用。[重點(diǎn)難點(diǎn)]1.玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等無(wú)機(jī)非金屬材料的主要性能和用途，普通玻璃的主要成分。2.硅氧四面體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與硅酸鹽的性質(zhì)，二氧化硅的性質(zhì)及應(yīng)用。情景引入硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量旳90%以上。概念:以含硅物質(zhì)為原料，經(jīng)加工制得硅酸鹽產(chǎn)品的工業(yè)稱(chēng)為硅酸鹽工業(yè)。常見(jiàn)如水泥、玻璃、陶瓷等工業(yè)都屬硅酸鹽工業(yè)。2.硅酸鹽工業(yè)的特點(diǎn)：(1)原料：(2)反應(yīng)條件：(3)反應(yīng)原理：(4)生成物：含硅的物質(zhì)、碳酸鹽等。高溫復(fù)雜的物理、化學(xué)變化硅酸鹽產(chǎn)品3.硅酸鹽產(chǎn)品分類(lèi)：水泥。陶瓷、玻璃、目標(biāo)一

硅酸鹽材料一、硅酸鹽工業(yè)目標(biāo)一

硅酸鹽材料主要含有硅、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。陶瓷

玻璃水泥磚二、傳統(tǒng)硅酸鹽材料原因：在硅酸鹽中Si和O構(gòu)成了硅氧四面體。產(chǎn)品原料設(shè)備主要成分性能用途陶瓷陶瓷窯耐高溫、硬度大、耐腐蝕、性質(zhì)穩(wěn)定玻璃透光性好、硬度大、無(wú)固定熔點(diǎn)水泥遇水逐漸變硬(水硬性)硬化后性質(zhì)穩(wěn)定黏土黏土、石灰石、適量石膏玻璃窯水泥回轉(zhuǎn)窯含水的鋁硅酸鹽Na2SiO3、CaSiO3、SiO2建筑材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等建筑材料、各種器皿、光學(xué)儀器等用于建筑和水利工程純堿、石灰石、

石英砂1.常見(jiàn)的硅酸鹽材料目標(biāo)一

硅酸鹽材料二、傳統(tǒng)硅酸鹽材料普通玻璃以純堿、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(xiě)出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎?Na2CO3+SiO2

Na2SiO3

+CO2↑高溫CaCO3+SiO2CaSiO3

+CO2↑高溫思考1目標(biāo)一

硅酸鹽材料課堂檢測(cè)11.判斷正誤(1)漢代燒制出的“明如鏡、聲如磬”的陶瓷，其主要原料是黏土(2)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分都是硅酸鹽(3)玻璃和水泥生產(chǎn)中都發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化(4)陶瓷、玻璃、水泥的生產(chǎn)都需要在高溫下進(jìn)行√√√√目標(biāo)一

硅酸鹽材料2.“九秋風(fēng)露越窯開(kāi)，奪得千峰翠色來(lái)”是贊譽(yù)越窯秘色瓷的詩(shī)句，描繪我國(guó)古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A.玻璃是人類(lèi)最早使用的硅酸鹽制品B.制水泥的原料為純堿、石灰石和石英砂C.硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫D.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽√課堂檢測(cè)1目標(biāo)一

硅酸鹽材料目標(biāo)二

新型無(wú)機(jī)非金屬材料第三周期、第ⅣA族應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料+16284(1)硅目標(biāo)二

新型無(wú)機(jī)非金屬材料一、硅和二氧化硅SiO2+2C=========Si+2CO↑1800~2000

℃Si+3HCl=====SiHCl3+H2300

℃SiHCl3+H2=====Si+3HCl1100

℃半導(dǎo)體工業(yè)中，有一句行話(huà)：“從沙灘到用戶(hù)”。你知道其含義嗎？它可以按下列方法制備:其中涉及的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是什么?目標(biāo)二

新型無(wú)機(jī)非金屬材料一、硅和二氧化硅1.物理性質(zhì)：硅是帶有金屬光澤的灰黑色固體，熔沸點(diǎn)高、硬度大、有脆性。加熱Si+O2

===

SiO2加熱Si+Cl2===

SiCl4高溫Si+C===

SiC(金剛砂)①穩(wěn)定性：常溫下三反應(yīng)②還原性：加熱(高溫)三反應(yīng)Si+2F2===

SiF4Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑Si+4HF===

SiF4↑+2H2↑(與唯一酸反應(yīng))知識(shí)拓展一硅目標(biāo)二

新型無(wú)機(jī)非金屬材料2.化學(xué)性質(zhì)：3.用途：

芯片和太陽(yáng)能電池板熔點(diǎn)高、硬度大、難溶于水SiO2+CaO===CaSiO3高溫SiO2+4HF===SiF4

↑+2H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(1)酸性氧化物(3)特性(2)弱氧化性SiO2+2C===Si+2CO↑高溫SiO2+Na2CO3

===

Na2SiO3+CO2↑高溫SiO2+CaCO3

===

CaSiO3+CO2↑高溫生產(chǎn)玻璃雕刻玻璃SiO2的性質(zhì)目標(biāo)二

新型無(wú)機(jī)非金屬材料知識(shí)拓展二物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)用途二氧化硅用于生產(chǎn)光導(dǎo)纖維。SiO二氧化硅晶體構(gòu)造基本構(gòu)造單元SiO2晶體的基本構(gòu)造單元呈

形，每個(gè)Si原子周?chē)Y(jié)合

個(gè)O，每個(gè)O原子跟

個(gè)Si相結(jié)合，Si與O原子按

的百分比構(gòu)成

的晶體。四面體421：2立體網(wǎng)狀用SiO2來(lái)表達(dá)二氧化硅的構(gòu)成,表達(dá)O與Si旳原子個(gè)數(shù)比,不是分子式是化學(xué)式，晶體中不存在單個(gè)SiO2分子。SiO2的結(jié)構(gòu)目標(biāo)二

新型無(wú)機(jī)非金屬材料知識(shí)拓展二(1)難溶于水的弱酸，其酸性不能使石蕊溶液變紅

(3)不穩(wěn)定，受熱易分解：△H2SiO3===

H2O+SiO2硅酸（H2SiO3）的性質(zhì)

(2)與堿反應(yīng)：H2SiO3+2NaOH===Na2SiO3+2H2O歸納總結(jié)目標(biāo)二

新型無(wú)機(jī)非金屬材料知識(shí)拓展三(4)制?。?較強(qiáng)酸制較弱酸)Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+H2O+CO2（少量）==H2SiO3+Na2CO3(5)用途：生成的硅酸逐漸聚合而形成硅酸溶膠，經(jīng)干燥脫水就形成硅酸干膠，稱(chēng)為“硅膠”。常常用做干燥劑。也可用做催化劑的載體。

SiO2是一種酸性氧化物，能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。如SiO2與NaOH溶液反應(yīng)可生成Na2SiO3。(1)SiO2既能與NaOH溶液反應(yīng)，也能與氫氟酸反應(yīng)，能認(rèn)為SiO2屬于兩性氧化物嗎?提示：SiO2不屬于兩性氧化物。兩性氧化物指既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，又能與堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物。SiO2能與氫氟酸反應(yīng)，但并不生成鹽和水。思考2(2)為什么不能用磨口玻璃塞的試劑瓶盛放氫氧化鈉溶液?提示：NaOH能與磨口玻璃塞中的SiO2反應(yīng)，生成具有黏性的Na2SiO3，把瓶塞與瓶口黏結(jié)在一起。目標(biāo)二

新型無(wú)機(jī)非金屬材料類(lèi)別成分性能應(yīng)用金剛砂高溫結(jié)構(gòu)陶瓷壓電陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷YBa2Cu3O7-δBi2Sr2Ca2Cu3O10Tl2Ba2Ca2Cu3O10SiC、Si3N4某些金屬氧化物耐高溫、抗氧化、耐腐蝕火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、高溫電極材料鈦酸鹽、鋯酸鹽實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化濾波器、揚(yáng)聲器、點(diǎn)火器氧化鋁、氧化釔氮化鋁、氟化鈣優(yōu)異的光學(xué)性能、耐高溫，絕緣性好高壓鈉燈、激光器、高溫探測(cè)窗某臨界溫度下電阻為零，超導(dǎo)性電力、交通、醫(yī)療耐高溫結(jié)構(gòu)材料耐高溫半導(dǎo)體材料碳化硅(SiC)硬度大、耐高溫、抗氧化目標(biāo)二

新型無(wú)機(jī)非金屬材料二、新型陶瓷納米汽車(chē)富勒烯包括富勒烯、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)用前景富勒烯是由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱(chēng)，如C60?？芍铺技{米材料。目標(biāo)二

新型無(wú)機(jī)非金屬材料三、碳納米材料

碳納米管可以看成是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，有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能，可用于生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等。目標(biāo)二

新型無(wú)機(jī)非金屬材料三、碳納米材料

石墨烯電池石墨烯是只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強(qiáng)度。其在光電器件、超級(jí)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。目標(biāo)二

新型無(wú)機(jī)非金屬材料三、碳納米材料

試劑二氧化硅氫氧化鈉溶液氫氟酸濃硫酸試劑瓶細(xì)口磨口塞廣口瓶細(xì)口塑料瓶細(xì)口橡皮塞1.試驗(yàn)室有五種試劑，根據(jù)它們各自旳性質(zhì)，必須選擇合適旳試劑瓶盛放，請(qǐng)?jiān)谙鄳?yīng)旳多種試劑瓶和所裝試劑之間進(jìn)行連線(xiàn)。目標(biāo)二