单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/8/25 Tuesday,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/8/25 Tuesday,#,组织建设,化学,必修,2,第三节 无机非金属材料,组织建设化学 必修 2 第三节 无机非金属材料,1,无机非金属材料,含有元素,硅氧等元素,性能,耐高温、抗腐蚀、硬度高,特殊的光学、电学等性能,应用,日常生活应用,航空航天领域,信息领域,新能源领域,无机非金属材料根据组成、性能和应用的不同可分为,_,和,_,两种，其中传统无机非金属材料多为硅酸盐材料，通常包括陶瓷、玻璃和水泥三种,传统无机非金属材料,新型无机非金属材料,阅读,P19,页内容,无机非金属材料含有元素硅氧等元素性能耐高温、抗腐蚀、硬度高特,2,传统的无机非金属材料,-,硅酸盐材料,传统的无机非金属材料-硅酸盐材料,传统的无机非金属材料,-,硅酸盐材料,产品,原料,主要成分,应用,陶瓷,_(,含水的铝硅酸盐,),玻璃,普通玻璃：,水泥,黏土,生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等,纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是,SiO,2,）,Na,2,SiO,3,、,CaSiO,3,和,SiO,2,生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料,黏土和石灰石,以及其他辅料,大量用于建筑和水利工程,传统的无机非金属材料-硅酸盐材料产品原料主要成分应用陶瓷_,为什么硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点？,在硅酸盐中，,Si,和,O,构成了硅氧四面体，其结构如图所示。每个,Si,结合,4,个,O,，,Si,在中心，,O,在四面体的,4,个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的,O,相互连接，每个,O,为两个四面体所共有，与,2,个,Si,相结合。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料,大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点,为什么硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳,新型无机非金属材料,一、硅和二氧化硅,二、新型陶瓷,三、碳纳米材料,新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅二、新型陶瓷三、碳纳米材料,新型无机非金属材料,一、硅和二氧化硅,（,1,）硅元素的存在与结构,翻看元素周期表，找出硅元素的位置，画出其原子结构示意图，并与碳原子比较。,新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅（1）硅元素的存在与结构翻,处于金属与非金属的过渡位置,半导体材料,处于金属与非金属的过渡位置半导体材料,8,硅的原子结构,硅原子和碳原子的最外电子层均有,4,个电子，其原子既不易失去也不易得到电子，主要形成,四价,的化合物。,Si,+14,8,4,2,+6,4,2,C,（,1,）硅元素的存在与结构,硅在地壳中含量仅次于氧，位于第二位,硅的原子结构 硅原子和碳原子的最外电子层均有4个电子，,9,通过下列图片总结归纳出硅元素在自然界中的存在形式吗？,思考交流,通过下列图片总结归纳出硅元素在自然界中的存在形式吗？思考交流,硅的存在形式,硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的,岩石、沙子和土壤,、约占地壳总量的,90%,以上。,硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的，因此硅都以,化合态,存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。,碳,统治有机界：,碳,是构成,有机物,的主要元素。,硅,统治无机矿物界：,硅,是构成,岩石与许多矿物,的基本元素。,硅的存在形式 硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、,11,硅的制备,SiO,2,+2C=Si+2CO (,粗硅,),高温,内容解读,Si+3HCl,=SiHCl,3,+H,2,高温,SiHCl,3,+H,2,=Si+3HCl,（高纯硅）,高温,若,C,过量,：,SiO,2,+3C=SiC+2CO,高温,碳化硅,(,俗名：金刚砂,),工业上用焦炭还原石英砂可知制得含有少量杂质的粗硅,提纯,如何制备高纯度的硅？,硅的制备SiO2+2C=Si+2CO (粗硅),硅的制备,SiO,2,+2C=Si+2CO (,粗硅,),高温,内容解读,工业上利用焦炭与,SiO,2,在高温下反应制备粗硅，由此能否说明碳的还原性大于硅？,提示：氧化性、还原性的强弱，必须是在通常的情况下发生的反应，上述反应是在高温条件下发生的，故不能比较还原性的强弱。,知识点补充,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,硅的制备SiO2+2C=Si+2CO (粗硅)高,晶体硅的用途,集成电路,晶体管,Si,导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料,硅太阳能电池,电脑中央处理器（,CPU,）,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,晶体硅的用途集成电路 晶,价值,5,元的沙子,SiO,2,Si,价值,5000,元的芯片,点沙,成金,从沙滩到用户,晶体硅的用途,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,价值5元的沙子SiO2Si价值5000元的芯片点沙 成金从,SiO,2,的晶体结构,晶体,Si,的结构,硅和,SiO,2,都是,正四面体,结构性质很稳定,二氧化硅,二氧化硅（,SiO,2,）的晶体结构,物理性质：,难溶于水，熔点高，硬度大。,化学稳定性：,化学性质很稳定，不活泼。,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,SiO2的晶体结构晶体Si的结构硅和SiO2都是正四面体结构,二氧化硅（,SiO,2,）存在形式,结晶形（石英晶体）,无定形,硅藻土,水晶,玛瑙,二氧化硅的存在,内容解读,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,二氧化硅（SiO2）存在形式结晶形（石英晶体）水晶二氧化硅,二氧化硅的用途,SiO,2,的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上,SiO,2,在自然界的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。,光导纤维（,通信,）,石英坩埚,玻璃仪器,精美瓷器,P 22,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,二氧化硅的用途 SiO2的网状结构决定了它具有优良的,拓展,雕刻玻璃，你会吗？,SiO,2,4HF=SiF,4,2H,2,O,实验室不用玻璃瓶盛装氢氟酸！,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,拓展雕刻玻璃，你会吗？SiO24HF=SiF42H2O,19,1,、实验室盛,NaOH,溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞不用玻璃塞？,某同学根据,SiO,2,既可与碱反应,也能与,氢氟酸反应，推断,SiO,2,为两性氧化物是否正确,?,不正确。,因为二氧化硅跟氢氟酸反应产物不是盐和水，所以不属于两性氧化物，但是属于酸性氧化物,。,思考交流,NaOH溶液能与玻璃中的SiO,2,反应生成 Na,2,SiO,3,，硅酸钠水溶液有粘性，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。,SiO,2,2NaOH=Na,2,SiO,3,H,2,O,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,1、实验室盛NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞不用玻璃塞,酸性氧化物,与碱性氧化物反应生成盐,SiO,2,+CaO,=,CaSiO,3,化学性质,:,高温,与强碱反应生成盐和水,SiO,2,+2NaOH,=,Na,2,SiO,3,+H,2,O,与,HF,的反应（,SiO,2,的特性）,SiO,2,+4HF=SiF,4,+2H,2,O,不,与,水反应,与某些盐的反应,SiO,2,+Na,2,CO,3,=,Na,2,SiO,3,+CO,2,高温,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,酸性氧化物 化学性质:高温与强碱反应生成盐和水与HF,21,新型无机非金属材料,一、硅和二氧化硅,二、新型陶瓷,三、碳纳米材料,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅二、新型陶瓷三、碳纳米材料,二、新型陶瓷,新型陶瓷,组成,特性和功能,不再限于传统的硅酸盐体系,在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能,实例,SiC,俗称,金刚石,具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料,具有优异的高温抗氧化性能，使用温度可达,1600,，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料,阅读,P23,新型陶瓷,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,二、新型陶瓷新型陶瓷组成特性和功能不再限于传统的硅酸盐体系在,新型无机非金属材料,一、硅和二氧化硅,二、新型陶瓷,三、碳纳米材料,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅二、新型陶瓷三、碳纳米材料,三、碳纳米材料,碳纳米材料,富勒烯,碳纳米管,由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,代表物,C,60,开启了碳纳米材料研究和应用的新时代,是由石墨片层卷成的管状物,有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等。,石墨烯,只有一个碳原子直径厚度的单层石墨,电阻率低，热导率高，具有很高的强度。应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,三、碳纳米材料碳纳米材料富勒烯碳纳米管由碳原子构成的一系列笼,当堂巩固,1,、地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质,是（）,A.,熔点很高,B.,与水反应生成对应的酸,C.,可与烧碱反应生成盐,D.,坚硬,2,、要除去,SiO,2,中混有的少量,CaO,杂质，最适宜的试剂是（）,A.,纯碱溶液,B.,盐酸,C.,硫酸,D.,苛性钠溶液,B,B,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,（新教材）,【,人教版,】,高中化学必修二 第五章第三节无机非金属材料,28ppt,当堂巩固1、地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具,3,、,下列关于无机非金属材料的说法中正确的是,(),A.,传统无机非金属材料是指,:,光导纤维、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料,B.,新型无机非金属材料虽然克服了传统无机非金属材料的缺点,但强度比较差,C.,高温结构材料具有耐高温