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1、第五章 化工生产中的重要非金属元素第三节 无机非金属材料材料的分类金属材料材料无机非金属材料有机高分子材料复合材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料(以硅酸盐材料为主)1.三大传统硅酸盐材料：陶瓷、玻璃、水泥玻璃水泥陶瓷 一、传统无机非金属材料-硅酸盐材料陶瓷陶瓷是以黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐）为主要原料，经高温烧结而成的。普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。它是以纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）为原料。玻璃反应原理：SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2有有色色玻玻璃璃钢钢化化玻玻璃璃加入不同的金属氧化
2、物普通玻璃加热近熔化再急速冷却主要原料：黏土和石灰石（石膏）生产设备：水泥回转窑用途：水泥、沙子和碎石等与水混合可以得 到混凝土三峡大坝水泥无机非金属材料硅酸盐产品陶瓷水泥玻璃陶瓷：原料黏土玻璃：原料纯碱、石灰石和石英；水泥：原料黏土和石灰石；加适量石膏；【归纳】硅酸盐产品：陶瓷、玻璃、水泥概念：由硅、氧和金属组成的化合物的总称；2.硅酸盐的组成、结构和性质：性质：大多数难溶于水，可溶性硅酸盐如Na2SiO3，K2SiO3等。硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。结构：在硅酸盐中硅原子和氧原子构成了硅氧四面体 硅在自然界中只有化合态，主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。硅酸盐矿石
3、水晶、石英（SiO2）玛瑙（SiO2）二、新型无机非金属材料岩石沙子土壤1.硅l硅元素含量仅此于氧，位于元素周期表第三周期、第A族。l单质硅是灰黑色具有金属光泽的固体。Si+148 42主要形成四价的化合物(1)硅的用途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半导体材料硅芯片第三周期、第IV A族，处于金属和非金属的过渡位置【思考】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？(2)硅的制备SiO2+2C=Si+2CO 高温Si+3HCl=SiHCl3+H2300SiHCl3+H2=Si+3HCl （高纯硅）高温 第一步：制粗
4、硅 第二步：粗硅提纯(3)化学性质a.常温下，化学性质稳定Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2b.与强碱反应c.加热时能与某些非金属单质反应水晶玛瑙石英沙子生活中的二氧化硅(1)物理性质：难溶于水，熔点高，硬度大，不导电SiO2是原子晶体；硬度大、熔点高是原子晶体的特点1mol 二氧化硅中含4mol Si-O键2.二氧化硅SiO2(2)结构:a.酸性氧化物 与碱溶液反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3 +H2O 与碱性氧化物反应：SiO2+CaO CaSiO3 与某些盐反应：(2)SiO2的化学性质SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2SiO2+CaCO3 CaSiO
5、3+CO2制玻璃【注意】Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作黏合剂和防火剂。酸性：碳酸硅酸SiO2+4HF=SiF4+2H2O唯一能与SiO2反应的酸用途：刻蚀玻璃(2)SiO2的化学性质b.特性：与HF反应【思考】某同学根据SiOSiO2 2既可与碱反应既可与碱反应,也能与也能与氢氟酸反应 推断SiOSiO2 2为两性氧化物为两性氧化物.是否正确是否正确?不正确，SiO2+4HF=SiF4+2H2O 光导纤维(3)SiO2的用途石英坩埚（SiO2）沙子作建材装饰品3.新型陶瓷高温陶瓷压电陶瓷透明陶瓷碳化硅（SiC）俗称金刚砂硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料还
6、具有优异的高温抗氧化性能，可以用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。超导陶瓷富勒烯C60石墨烯碳纳米管（单壁）碳纳米管（多壁）4.碳纳米材料：碳单质的同素异形体1.下列有关无机非金属材料的说法错误的是（）A.氮化硅陶瓷是一种新型无机非金属材料，其化学式为Si3N4 B.碳化硅（SiC）的硬度大，熔点高，可制作耐高温轴承 C.富勒烯C60是一种新型化合物 D.超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，可用于磁悬浮技术C2.利用“强酸制弱酸”原理可用来设计酸性强弱比较的实验，如比较HCl、H2CO3、H2SiO3酸性强弱：（1）分液漏斗所盛试剂是稀盐酸，锥形瓶所盛试剂是_，装置A中反应的化学方程式是_。（2）装置B所盛试剂是饱和NaHCO3溶液，其作用是：_。（3）装置C所盛试剂是_，C中反应的离子方程式是_。（4）结论：HCl、H2CO3、H2SiO3酸性强弱：_。能否说明非金属性：Cl C Si？Na2CO3溶液Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+H2O除去盐酸中挥发出的HCl气体Na2SiO3溶液HCl H2CO3 H2SiO3