【化学课件】无机非金属材料 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx

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1、人教版必修第二册人教版必修第二册第三节第三节 无机非金属材料无机非金属材料思考与交流：思考与交流：同学们想一想同学们想一想这些地标建筑可能这些地标建筑可能会用到哪些材料，会用到哪些材料，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。料等。从组成上看，许多从组成上看，许多无机非金属材料无机非金属材料含有含有硅、氧硅、氧等元等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。殊的光学、电学等性能。随着工业生产和社会发展

2、对材料性能要求的提高，随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批一批新型无机非金属材料新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。陶瓷玻璃水泥一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料 以以含硅物质含硅物质为原料，经加工制得为原料，经加工制得硅酸盐硅酸盐产品的工业称为产品的工业称为硅酸盐工业硅酸盐工业。如制造如制造水泥、玻璃、陶瓷水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业都属硅酸盐工业。等产品的工业都属硅酸盐工业。硅酸盐工业的特点：硅酸盐工业的特点：(1)原料：(2)反应条件：(3)反应原理：(4)生成

3、物：含硅的物质。含硅的物质。高温。高温。复杂的物理、化学变化。复杂的物理、化学变化。硅酸盐。硅酸盐。一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料1 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料说一说：硅酸盐的结构说一说：硅酸盐的结构一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料1 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料硅酸盐的结构硅酸盐的结构在硅酸盐中，在硅酸盐中，Si 和和 O 构成了硅氧四面体。构成了硅氧四面体。每个每个Si 结合结合4个个O，Si在中心，在中心，O在四面体的在四面体的4个个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相相互连接，每个互连接，每个O为两个四面体所共有，与为

4、两个四面体所共有，与2个个Si相结合。相结合。一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料1 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料 硅硅氧氧四四面面体体结结构构的的特特殊殊性性，决决定定了了硅硅酸酸盐盐材材料料大大多多具具有有硬硬度度高高、熔熔点点高高、难难溶溶于于水水、化化学学性质稳定、耐腐蚀性质稳定、耐腐蚀等特点。等特点。硅酸盐的结构硅酸盐的结构1 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。（1 1）硅酸盐概述）硅酸盐概述硅酸盐是一类结构复杂的物质，硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般

5、都不溶于水一般都不溶于水，化学性质很稳定，化学性质很稳定1 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料（2 2）硅酸盐的丰富性和复杂性）硅酸盐的丰富性和复杂性普通玻璃普通玻璃Na2CaSi6O14长石长石 K2Al2Si6O16石棉石棉Mg3CaSi4O12黏土黏土Al2Si2H4O91 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料（3 3）硅酸盐的表示方法）硅酸盐的表示方法：化学式法（化学式法（表示组成简单的硅酸盐表示组成简单的硅酸盐）：）：如：硅酸钠：如：硅酸钠：Na2SiO3氧化物法（氧化物法（表示复杂的硅酸盐表示复杂的硅酸盐）：）：

6、用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成如：如：硅酸钠硅酸钠：Na2O SiO2硅酸钙：硅酸钙：CaO SiO21 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料硅酸钙：硅酸钙：CaSiO3氧化物法书写原则氧化物法书写原则各元素原子总个数比符合原来的组成；各元素原子总个数比符合原来的组成；如：如：CaMg3Si4O12：CaO3MgO4SiO2Al2(Si2O5)(OH)4：Al2O32SiO22H2OKAlSi3O8：K2OAl2O36SiO21 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料（3 3）硅

7、酸盐的表示方法）硅酸盐的表示方法：分数化整；分数化整；金属氧化物、二氧化硅、水；金属氧化物、二氧化硅、水；按按金属活动顺序表依次排列。金属活动顺序表依次排列。（4）最简单的硅酸盐最简单的硅酸盐Na2SiO3物理性质物理性质白色固体，白色固体，可溶于水，其水溶液俗称可溶于水，其水溶液俗称水玻璃水玻璃，有黏性。，有黏性。多数硅酸盐难溶于水，常见多数硅酸盐难溶于水，常见易溶于水易溶于水的硅酸盐有的硅酸盐有Na2SiO3、K2SiO3等。等。1 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料化学性质化学性质-易与酸反应。易与酸反应。与强酸反应：与强酸反应：Na2SiO32HCl

8、=2NaClH2SiO3与与CO2反应：反应：CO2不足，不足，Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3CO2过量，过量，Na2SiO32CO22H2O=2NaHCO3H2SiO3（4）最简单的硅酸盐最简单的硅酸盐Na2SiO31 1、硅酸盐材料、硅酸盐材料一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料用途：用途：制备硅胶和防火剂制备硅胶和防火剂的原料的原料注意1.Na2SiO3 硅酸钠硅酸钠 俗称俗称 泡花泡花碱碱纯净物纯净物2.Na2SiO3 硅酸钠的水溶液硅酸钠的水溶液 俗称俗称水玻璃水玻璃混合物混合物3.浓硝酸和浓盐酸以体积比浓硝酸和浓盐酸以体积比3：1的比例混合而成的溶液，

9、的比例混合而成的溶液，可以使金溶解可以使金溶解王水王水混合物混合物口诀：三言（盐）一笑（硝）口诀：三言（盐）一笑（硝）硅酸钠溶液加热失水后会变成硅酸钠溶液加热失水后会变成白色发泡状固体白色发泡状固体，另外另外硅酸钠溶液呈碱性硅酸钠溶液呈碱性泡花碱不是碱，是盐，但它的水溶液呈碱性。泡花碱不是碱，是盐，但它的水溶液呈碱性。一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料2 2、硅酸、硅酸（1 1）物理性质）物理性质硅酸是一种白色粉末状的固体，不溶于水。硅酸是一种白色粉末状的固体，不溶于水。一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料2 2、硅酸、硅酸（2 2）化学性质）化学性质硅酸是一种硅酸是一种难溶

10、于水的难溶于水的弱酸，酸性比弱酸，酸性比碳酸碳酸 H2CO3 弱弱，H2SiO3的弱酸性：的弱酸性：酸性太弱，酸性太弱，不能使指示剂变色不能使指示剂变色，只能与，只能与强碱强碱发生中和反应。发生中和反应。一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料2 2、硅酸、硅酸（2 2）化学性质）化学性质H2SiO3的不稳定性：的不稳定性：不稳定（比不稳定（比 H2CO3 稳定），稳定），受热易分解受热易分解。H2SiO3 =SiO2+H2O思考与交流思考与交流我们知道二氧化碳与水反应生成碳酸，我们知道二氧化碳与水反应生成碳酸，但是但是SiO2不能与水直接化合成不能与水直接化合成H2SiO3，这是一个，这

11、是一个特例特例。SiO2不能直接和水化合成不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备那怎样制备H2SiO3呢？呢？硅酸的制备（硅酸的制备（强酸制弱酸强酸制弱酸）：）：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料2 2、硅酸、硅酸（2 2）化学性质）化学性质注意：如果有特殊注明说是胶体注意：如果有特殊注明说是胶体改为改为(胶体胶体)SiO32-+2H+=H2SiO3SiO32-+H2O+CO2=CO32-+H2SiO3改为改为(胶胶体体)硅胶可做干燥剂硅胶可做干燥剂硅胶干燥剂主要有硅胶颗

12、粒组成的，硅胶干燥剂主要有硅胶颗粒组成的，其特点是运用硅胶本身所具有的多个细孔其特点是运用硅胶本身所具有的多个细孔小孔吸附空气中的水分，以达到除湿的目的。小孔吸附空气中的水分，以达到除湿的目的。而且可以重复使用而且可以重复使用。属于物理吸附属于物理吸附唐三彩唐三彩陶瓷原料历史应用黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)青花瓷、唐三彩生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等China 反应条件高温烧结瓷都（Al2O32SiO22H2O）反应原理：复杂的物理、化学变化（1 1）陶瓷）陶瓷一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料古代陶瓷工艺流程：古代陶瓷工艺流程：混合混合-成型成型-干燥干燥-烧结烧

13、结-冷却冷却机场出口处的蓝色玻璃隔离墙机场出口处的蓝色玻璃隔离墙 红色玻璃产品红色玻璃产品玻璃原料工业设备应用纯碱、石灰石和石英砂玻璃窑主要成分生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料等Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（2 2）玻璃）玻璃主要特性：主要特性：混合物混合物，无固定的熔点，无固定的熔点（Na2CO3、CaCO3、SiO2）一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料 普通玻璃是以普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂纯碱、石灰石和石英砂为原料为原料,经混合、粉碎，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化发生复杂的物理变化和化

14、学变化而制得。而制得。你能写出发生反应的化学方程式吗你能写出发生反应的化学方程式吗?【思考与交流】高温高温SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2 SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2 高温高温制备玻璃过程的制备玻璃过程的化学方程式化学方程式为？为？微思考微思考1制造玻璃时发生以下反应：制造玻璃时发生以下反应：Na2CO3SiO2=Na2SiO3CO2。该反应能否说明该反应能否说明H2SiO3的酸性比的酸性比H2CO3强？强？为什么？为什么？提提示示不不能能。SiO2与与Na2CO3反反应应，是是在在高高温温下下，且且生生成成的的产产物物是是CO2气体，可以脱离反应体系，并不能说明

15、气体，可以脱离反应体系，并不能说明H2SiO3酸性强于酸性强于H2CO3。强酸制弱酸都是在溶液中进行的强酸制弱酸都是在溶液中进行的高温【资料卡片】生产中采用不同的原料和工艺，可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有铅的原料制造的光学玻璃，透光性好，折射率高，可以用来制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜；加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃，可用于实验室使用的玻璃仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。拓展延伸拓展延伸1石英玻璃石英玻璃成分为成分为SiO2，以纯净的石英为主要原料制成。，以纯净的石英为主要原料制成。用途比如化学仪器用途比如化学仪器几种常见玻

16、璃几种常见玻璃2钢化玻璃钢化玻璃普通玻璃在电炉中加热软化，然后急速冷却而成，普通玻璃在电炉中加热软化，然后急速冷却而成，机械强度是普通玻璃的机械强度是普通玻璃的46倍。倍。用途比如用途比如汽车，火车窗玻璃等汽车，火车窗玻璃等3有色玻璃有色玻璃普通玻璃中加入一些金属氧化物，普通玻璃中加入一些金属氧化物，如如Cu2O：红色玻璃，红色玻璃，CuO：蓝绿色玻璃，蓝绿色玻璃，Co2O3：蓝色玻璃，蓝色玻璃，MnO2：紫色玻璃等。紫色玻璃等。4.光学玻璃光学玻璃透光性能好，有折光和色散性透光性能好，有折光和色散性。用途比如用途比如眼镜片，照相机，显微镜，望远镜用凸凹透镜等光学仪器眼镜片，照相机，显微镜，望

17、远镜用凸凹透镜等光学仪器水泥是最常用的建筑材料下图是水泥是最常用的建筑材料下图是1949199819491998年我国水泥产量示意图年我国水泥产量示意图水泥水泥水泥原料工业设备黏土和石灰石水泥回转窑混凝土水泥、沙子和碎石等与水混合适量石膏的作用条件高温煅烧调节水泥硬化速率（3 3）水泥）水泥（Al2O32SiO22H2O、CaCO3）主要成分：一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料硅酸二钙硅酸二钙(2CaOSiO2)铝酸三钙铝酸三钙(3CaOAl2O3)等等硅酸三钙硅酸三钙(3CaOSiO2)、归纳总结归纳总结都在都在高温高温下下,发生了发生了复杂的物理和化学变化复杂的物理和化学变化。玻

18、璃、水泥、陶瓷生产的共同点：玻璃、水泥、陶瓷生产的共同点：原料原料都有都有含含硅元素硅元素的物质，的物质，产品产品都含有都含有硅酸盐硅酸盐，且都是，且都是混合物混合物。一、传统无机非金属材料一、传统无机非金属材料1 1传统的硅酸盐材料有什么优、缺点？传统的硅酸盐材料有什么优、缺点？2.2.新型无机非金属材料有哪些特性？新型无机非金属材料有哪些特性？优点：抗腐蚀、耐高温；优点：抗腐蚀、耐高温；缺点：缺点：质脆质脆、经不起热冲击。、经不起热冲击。承受高温，强度高。承受高温，强度高。具有光学特性。具有光学特性。具有电学特性。具有电学特性。具有生物功能。具有生物功能。二、新型无机非金属材料二、新型无机

19、非金属材料1 1 、硅硅说一说：根据元素周期表中硅的位置，说一说：根据元素周期表中硅的位置，为什么硅能成为应用最为广泛的半导体材料为什么硅能成为应用最为广泛的半导体材料?第三周期、第第三周期、第IV A族族请画出碳和硅的原子结构示意图请画出碳和硅的原子结构示意图分析：既不易失去电子，又不易得到电子，主要形成四价的化合物。Si位于元素周期表第三周期，第位于元素周期表第三周期，第A族族，处于处于金属与非金属过渡位置金属与非金属过渡位置，为，为半导体材料半导体材料二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料1 1 、硅硅自然界中的硅：自然界中的硅：硅酸盐矿石硅酸盐矿石水晶（水晶（SiO SiO2 2

20、）玛玛瑙瑙（S Si iO O2 2 ）二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料1 1、硅硅（1 1）硅的含量及存在）硅的含量及存在硅在自然界的存在形态：氧化物和硅酸盐没有游离态，只有化合态-二氧化硅硅在地壳中含量仅次于氧，居第硅在地壳中含量仅次于氧，居第2位，位，硅的氧化物和硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子、土壤，硅的氧化物和硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子、土壤，约占地壳质量的约占地壳质量的90%以上。以上。硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合的。硅是一种亲氧元素，在自然界它总是与氧相互化合的。（2 2）硅的物理性质）硅的物理性质 硅单质：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固

21、体，是很好的硅单质：灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，是很好的半导体材料半导体材料！二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料1 1、硅硅二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料1 1、硅硅（3 3）硅的化学性质）硅的化学性质与非金属单质反应与非金属单质反应Si+2F2=SiF4Si+2Cl2 =SiCl4Si+O2 =SiO2Si+C =SiC硅在常温下不活泼，加热条件下能与硅在常温下不活泼，加热条件下能与 O2,Cl2 等反应：等反应：与与 O2：与与 Cl2：与与 C：与与 F2：高温高温常温下为常温下为无色，有毒，有刺激性臭味无色，有毒，有刺激性臭味的的气体气体。碳化硅，俗名金刚

22、砂碳化硅，俗名金刚砂二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料1 1、硅硅（3 3）硅的化学性质）硅的化学性质与酸与酸、碱、碱反应反应非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但非金属单质一般不与非氧化性酸反应，但 Si 能与能与 HF 反应：反应：硅与硅与强碱强碱溶液反应生成溶液反应生成氢气氢气：Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2常见单质中能与常见单质中能与NaOH溶液反应产生溶液反应产生H2的有金属的有金属Al，非金属，非金属Si。二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料1 1、硅硅（4 4）单质单质 Si 的制备的制备SiO2 +2C =Si+2

23、CO高温高温粗硅粗硅SiCl4+2H2 =Si+4HCl高温高温（高纯硅（高纯硅 99.9999999）提提纯纯硅硅Si+2Cl2 =SiCl4高温高温粗硅粗硅制粗硅制粗硅在高温下让在高温下让粗硅粗硅（Si）与）与氯气氯气（Cl2）反应，）反应，其产物在高温下被其产物在高温下被氢气氢气（H2）还原而得到较纯的硅）还原而得到较纯的硅【资料卡片】高纯硅的制备 工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。工业上高纯硅的制备：工业上高纯硅的制备：写一写：根据高纯硅的制备流程，写一写相应的化学方程

24、式。写一写：根据高纯硅的制备流程，写一写相应的化学方程式。工业上高纯硅的制备：工业上高纯硅的制备：SiHCl3+H2 =Si+3HCI11001100三氯硅烷三氯硅烷SiO2+2C=Si+2CO18002000 18002000 Si+3HCl =SiHCl3+H2300300H2 和和 HCl 可以循环利用可以循环利用三氯硅烷三氯硅烷2单单质质硅硅在在常常温温下下化化学学性性质质不不活活泼泼，所所以以硅硅在在自自然然界界中中以以游游离离态态存存在在，这种说法是否正确？这种说法是否正确？提示提示错误。错误。硅是一种亲氧元素，在自然界中总是与氧相互化合，硅是一种亲氧元素，在自然界中总是与氧相互化

25、合，以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。所以自然界中无游离态的硅存在。所以自然界中无游离态的硅存在。微思考微思考SiO2是自然界中沙子、石英的主要成分。天然二氧化硅叫硅石；结晶的二氧化硅叫石英。二氧化硅（硅石）存在硅石硅石结晶形结晶形（石英晶体）（石英晶体）无定形无定形硅藻土硅藻土水晶水晶玛瑙玛瑙无色透明无色透明彩色环带或层状彩色环带或层状 二氧化硅中没有单个分子，用二氧化硅中没有单个分子，用SiO2来表示二氧化硅的组成来表示二氧化硅的组成,表示表示Si 原子原子与与O原子原子个数比个数比为为1:2,所以不是分子式而是所以不是分子式而是化学式化学式。Si

26、O2四面体结构立体网状结构决定了立体网状结构决定了SiO2具有优良的物理和化学性质具有优良的物理和化学性质 资料卡片 SiO2SiO2晶体中没有晶体中没有SiO2分子存在，只存在硅氧原子。分子存在，只存在硅氧原子。因此性质稳定因此性质稳定 SiO2是不溶于水的固体，熔、沸点高，硬度大。是不溶于水的固体，熔、沸点高，硬度大。（1 1）物理性质）物理性质（2 2）化学性质）化学性质SiO2虽然不溶于水，但它是一种虽然不溶于水，但它是一种酸性氧化物酸性氧化物二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料2 2、二氧化硅二氧化硅不溶于水，不能与水反应得到硅酸不溶于水，不能与水反应得到硅酸与与碱性氧化物碱

27、性氧化物反应：反应：比如与比如与CaOSiO2+CaO =CaSiO3与与 NaOH 反应：反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2ONaOH 保存不用保存不用玻璃塞，玻璃塞，而用橡胶塞。而用橡胶塞。玻璃成分中含有玻璃成分中含有二氧化硅，二氧化硅，易于氢氧化钠溶液反应易于氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠溶液，生成硅酸钠溶液，从而使瓶塞与瓶壁黏合在一起而从而使瓶塞与瓶壁黏合在一起而难以打开。难以打开。所以盛所以盛NaOH溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶，橡胶塞。溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶，橡胶塞。二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料2 2、二氧化硅二氧化硅与盐反应与盐反应SiO2+Na2CO3

28、Na2SiO3+CO2 高温高温SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2 高温高温二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料2 2、二氧化硅二氧化硅（3)3)二氧化硅的特性二氧化硅的特性与与 HF 反应：反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O除除氢氟酸氢氟酸外，外，SiO2一般不与其他酸反应一般不与其他酸反应。玻璃中含有玻璃中含有SiO2,所以所以HF可以用来可以用来刻蚀玻璃刻蚀玻璃。二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料2 2、二氧化硅二氧化硅半导体材料(1)硅的应用集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池，计算机芯片等二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料3 3、硅和二氧

29、化硅的用途硅和二氧化硅的用途 二氧化硅可用来生产光导纤维。光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通信效率。二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料3 3、硅和二氧化硅的用途硅和二氧化硅的用途(2)二氧化硅的应用用石英、玛瑙制作饰物用石英、玛瑙制作饰物。二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料3 3、硅和二氧化硅的用途硅和二氧化硅的用途(2)二氧化硅的应用制作玻璃及光学仪器制作玻璃及光学仪器玛瑙研钵玛瑙研钵石英坩埚石英坩埚玻璃仪器玻璃仪器二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料3 3、硅和二氧化硅的用途硅和二氧化硅的用途(2)二氧化硅的应用硅和二氧化硅的用

30、途：硅和二氧化硅的用途：硅太阳能电池板硅太阳能电池板计算机芯片计算机芯片二氧化硅制光导纤维二氧化硅制光导纤维结构性能高温抗氧化性能碳原子和硅原子通过共价键连接硬度大砂纸和砂轮的磨料耐高温结构材料耐高温半导体材料碳化硅陶瓷二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料4 4、新型陶瓷新型陶瓷碳化硅碳化硅（SiC）俗称金刚砂，俗称金刚砂，几种典型的新型无机非金属材料高温结构陶瓷特点：耐高温、耐腐蚀、耐磨蚀、抗氧化等，用于火箭发动机，汽车发动机和高温电极材料，如氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC-金刚砂）。压电陶瓷特点:主要有钛酸盐和锆酸盐,可实现机械能和电能的相互转化，用于滤波器、扬声器、超声波探

31、伤器和但火气等。透明陶瓷：氧化铝、氧化钇、氮化铝、氟化钙等类型；特点：耐高温、绝缘性好，用于高压钠灯，激光器和高温探窗。超导陶瓷：特点为某临界温度下电阻为0，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等。透明陶瓷新新 型型 陶陶 瓷瓷 材材 料料习惯上把陶瓷(ceramics)分为传统陶瓷和特种陶瓷。传统陶瓷是以粘土、长石、石英等天然矿物为原料经烧结而成的。特种陶瓷是以人工合成的氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物超细微粒为原料特制而成。又称精细陶瓷、精密陶瓷。氧化铝陶瓷二氧化锆结构陶瓷氮化硅陶瓷几种新型陶瓷二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料新型新型陶瓷陶瓷高温高温结构结构陶瓷陶瓷透明透明

32、陶瓷陶瓷超导超导陶瓷陶瓷压电压电陶瓷陶瓷4 4、新型陶瓷新型陶瓷 碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料5 5、碳纳米碳纳米材料材料富勒烯 富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的C60是富勒烯的代表物。C60的发现为纳米科学提供了重要的研究对象，开启了碳纳米材料研究和应用的新时代。二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料5 5、碳纳米碳纳米材料材料碳纳米管 碳纳米管可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。碳纳米管的比表面积大

33、，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。二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料5 5、碳纳米碳纳米材料材料石墨烯 石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。作为一种具有优异性能的新型材料，石墨烯在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入。二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料5 5、碳纳米碳纳米材料材料二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料5 5、碳纳米材料碳纳米材料碳纳米碳纳米材料材料碳纳米碳纳米管管石墨烯石墨烯富勒烯富勒烯富 勒 烯-笼形分子，以C60为代表.碳纳米管

34、-石墨片层管状物，比表面积大，具有高强度和电学性能，用于生产复合材料，电池、传感器。石 墨 烯-单层石墨，电阻率低，热导率高，强度高用于光电器元件、超级电容器、电池和复合材料等。碳纳米汽车碳纳米汽车二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料5 5、碳纳米碳纳米材料材料1.下列叙述错误的是（）A.硅在自然界中主要以单质形式存在 B.硅是应用最广泛的半导体材料C.高纯度的硅可用于制造计算机芯片 D.二氧化硅可用于生产玻璃课堂练习课堂练习A课堂练习课堂练习2.有下列物品或设备：陶瓷餐具砖瓦混凝土桥墩门窗玻璃水晶镜片石英钟水晶项链硅太阳能电池光导纤维计算机芯片（1）使用了硅单质的是_（用序号填写，下

35、同）（2）使用了SiO2的是_（3）使用了硅酸盐材料的是_3.氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2发生反应成SiF4和H2O。请写出该反应的化学方程式。想一想为什么可以用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃。答案：SiO2+4HF=SiF4+2H2O。玻璃种含有二氧化硅，所以可以用来制造磨砂玻璃课堂练习课堂练习4.SiO2是一种酸性氧化物，能与强碱溶液反应。例如，SiO2与NaOH反应可生成Na2SiO3。Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作粘合剂和防火剂。实验室盛放碱溶液的试剂瓶应使用橡胶塞，而不用玻璃塞。请解释原因，并写出相关反应的化学方程式。课堂练习课堂练习答案：用

36、玻璃塞会导致瓶塞瓶口黏结在一起SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O5.氮化硅是一种性能优异的无机非金属材料，它的熔点高，硬度大，电绝缘性好，化学性质稳定，但生产成本较高。(1)根据以上描述，氮化硅可能有哪些用途：_(填字母)a.制作坩埚 b.用作建筑陶瓷 c.制作耐高温轴承 d.制作切削刀具(2)请写出氮和硅的原子结构示意图，并根据元素周期律知识，写出氮化硅的化学式。课堂练习课堂练习答案：（1）a，c,d；（2）N:Si:Si3N4(3)氮化硅在19世纪已经被化学家合成出来，但直到100多年后才逐 渐应用于工业领域。材料的基础研究和实际应用之间存在着一定距 离，你认为二者之间的关系是怎样的？请查阅相关资料，与同学交 流你的观点。课堂练习课堂练习答案：二者作用是相辅相成的；基础研究的成果指导着应用研究的进行；实际需要和应用研究是基础研究的推动力；应用研究的结果会丰富已有的理论。下课 记得复习和做作业