【化学】无机非金属材料课件 2023-2024学年高一下学期人教版(2019)必修第二册
38页1、第三节无机非金属材料第三节无机非金属材料目目标标素素养养1.能基于材料组成认识常见传统无机非金属材料的生产原料能基于材料组成认识常见传统无机非金属材料的生产原料和广泛应用。和广泛应用。2.能基于硅酸盐的结构特点认识传统无机非金属材料的性能。能基于硅酸盐的结构特点认识传统无机非金属材料的性能。3.能基于单质硅和二氧化硅的结构与性能特点认识其重要应能基于单质硅和二氧化硅的结构与性能特点认识其重要应用用,进而认识新型无机非金属材料的广泛应用。进而认识新型无机非金属材料的广泛应用。4.了解工业制备高纯硅的原理了解工业制备高纯硅的原理,掌握二氧化硅的重要化学性质。掌握二氧化硅的重要化学性质。知知识识概概览览一、硅酸盐的结构、性质、用途一、硅酸盐的结构、性质、用途1.结构结构:在硅酸盐中在硅酸盐中,硅原子和氧原子构成了硅硅原子和氧原子构成了硅氧氧四面体四面体。如图所示如图所示,四面体通过顶角的氧原子彼此相连四面体通过顶角的氧原子彼此相连,每个氧原子为每个氧原子为两两个个四面体所共有。四面体所共有。2.性质性质:结构决定性质。硅酸盐的特殊结构决定了多数硅酸结构决定性质。硅酸盐的特殊结构决定了多数硅酸
2、盐具有盐具有硬度硬度高高、熔点、熔点高高、难难溶溶于水、于水、化学性质化学性质稳定稳定、耐耐腐蚀腐蚀等特点。等特点。3.用途用途:性质决定用途。硅酸盐的性质决定了硅酸盐作为一性质决定用途。硅酸盐的性质决定了硅酸盐作为一类优良的材料得到广泛应用。作为传统无机非金属材料主角类优良的材料得到广泛应用。作为传统无机非金属材料主角的三大硅酸盐材料的三大硅酸盐材料:水泥水泥、玻璃玻璃、陶瓷陶瓷。二、三种硅酸盐材料的对比二、三种硅酸盐材料的对比微微训练下列物质中下列物质中,不含有硅酸盐的是不含有硅酸盐的是()。A.玻璃玻璃B.硅芯片硅芯片C.黏土黏土D.普通水泥普通水泥答案答案:B解析解析:玻璃是常见的硅酸盐产品玻璃是常见的硅酸盐产品,普通水泥主要原料之一为普通水泥主要原料之一为黏土黏土,黏土中含有硅酸盐黏土中含有硅酸盐,而硅芯片中不含硅酸盐而硅芯片中不含硅酸盐,其含其含硅硅单质单质,硅是良好的半导体材料。硅是良好的半导体材料。三三、新型无机非金属材料新型无机非金属材料1.硅和二氧化硅。硅和二氧化硅。(1)存在存在:硅在地壳中的含量居第二位。硅的原子序数是硅在地壳中的含量居第二位。硅的原子序数是14
3、,原子结构示意图是原子结构示意图是_,硅元素位于元素周期表硅元素位于元素周期表第第三三周期第周期第A族族;硅单质的导电性介于导体与绝缘体硅单质的导电性介于导体与绝缘体之间之间,是应用最广泛的是应用最广泛的半导体半导体材料。材料。硅在自然界主要硅在自然界主要以以硅酸盐硅酸盐和和SiO2的形式存在。的形式存在。(2)主要应用主要应用。(3)高纯硅的制备高纯硅的制备。微判断微判断(1)硅元素在自然界中既有化合态硅元素在自然界中既有化合态,又有游离态又有游离态。()(2)石英、水晶、玛瑙、光导纤维、沙子的主要成分都是石英、水晶、玛瑙、光导纤维、沙子的主要成分都是SiO2。()2.新型陶瓷新型陶瓷碳化硅碳化硅(SiC)。3.碳纳米材料。碳纳米材料。(1)富勒烯富勒烯:由由碳原子碳原子构成的一系列笼形分子的总称构成的一系列笼形分子的总称,其其代表物为代表物为C60。(2)碳纳米管碳纳米管:可看成可看成由由石墨石墨片层片层卷成的管状物。碳纳米管卷成的管状物。碳纳米管的比表面积大的比表面积大,强度高强度高,电学性能优良电学性能优良,可用于生产复合材料、可用于生产复合材料、电池和传感器等。电池和传感器等
4、。(3)石墨烯石墨烯:只有只有一个碳原子一个碳原子直径厚度的单层石墨直径厚度的单层石墨,其电其电阻率低、热导率高阻率低、热导率高,具有很高的强度。具有很高的强度。一一硅酸盐和传统无机非金属材料硅酸盐和传统无机非金属材料问题探究据文史记载据文史记载,玻璃在人类生活中的出现与使用已经有四千多玻璃在人类生活中的出现与使用已经有四千多年的历史年的历史,古埃及和美索不达米亚的遗址里古埃及和美索不达米亚的遗址里,都曾有小玻璃珠都曾有小玻璃珠的出土。的出土。3000多年前多年前,有人发现在火焰的作用下有人发现在火焰的作用下,矿物矿物“天然天然苏打苏打”与沙滩上的石英砂发生化学反应产生的晶体与沙滩上的石英砂发生化学反应产生的晶体,就是最早就是最早的玻璃。的玻璃。(1)写出苏打和石英砂发生反应的化学方程式。写出苏打和石英砂发生反应的化学方程式。提示提示:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2。(2)上述反应能否说明硅酸的酸性比碳酸的强上述反应能否说明硅酸的酸性比碳酸的强?提示提示:不能。不能。“强酸制弱酸强酸制弱酸”一般用于水溶液中的反应。该反一般用于水溶液中的反应。该反应由应由SiO2生成生成C
5、O2是在高温下进行的是在高温下进行的,不是在水溶液中进行的。不是在水溶液中进行的。反应能发生是因为产物反应能发生是因为产物CO2是气态是气态,能脱离反应体系能脱离反应体系,使反应使反应向生成向生成Na2SiO3的方向进行。的方向进行。重难归纳1.传统无机非金属材料。传统无机非金属材料。关于玻璃成分与性质的易错问题。关于玻璃成分与性质的易错问题。(1)制造玻璃的原料熔融后发生了复杂的物理变化和化学变制造玻璃的原料熔融后发生了复杂的物理变化和化学变化。制得的玻璃是混合物化。制得的玻璃是混合物,没有固定的熔点。没有固定的熔点。(2)钢化玻璃与普通玻璃的主要成分完全相同。钢化玻璃与普通玻璃的主要成分完全相同。(3)氢氟酸能腐蚀玻璃氢氟酸能腐蚀玻璃,不能用玻璃瓶盛放。可用氢氟酸雕刻不能用玻璃瓶盛放。可用氢氟酸雕刻玻璃花纹玻璃花纹,4HF+SiO2SiF4+2H2O。2.硅酸盐。硅酸盐。(1)性质。性质。多数硅酸盐难溶于水多数硅酸盐难溶于水,常见易溶于水的硅酸盐有常见易溶于水的硅酸盐有Na2SiO3、K2SiO3等。等。一般硅酸盐硬度高一般硅酸盐硬度高,耐高温耐高温,难分解。难分解。硅酸酸性弱硅酸
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