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1、 第三节第三节 无机非金属材料无机非金属材料无无机机非非金金属属材材料料含有元素含有元素硅氧等元素硅氧等元素性能性能耐高温、抗腐蚀、硬度高耐高温、抗腐蚀、硬度高特殊的光学、电学等性能特殊的光学、电学等性能应用应用日常生活应用日常生活应用航空航天领域航空航天领域信息领域信息领域新能源领域新能源领域阅读阅读阅读阅读P19P19页内容页内容页内容页内容人类使用的材料有：人类使用的材料有：金属材料、有机合成材料无机非金属材料、二氧化硅光导纤维硅芯片陶瓷陶瓷玻璃玻璃水泥水泥传统无机非金属材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料新型无机非金属材料碳化硅陶瓷轴承为什么硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于
2、水、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？（化学性质稳定、耐腐蚀等特点？（P19P19）在硅酸盐中，在硅酸盐中，Si和和O构成了硅氧四面体，其结构如图所示。每个构成了硅氧四面体，其结构如图所示。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个顶角；许多这样的四面体个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的还可以通过顶角的O相互连接，每个相互连接，每个O为两个四面体所共有，与为两个四面体所共有，与2个个Si相结合。相结合。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多大多具有硬度高、熔点高、难溶于
3、水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料-硅酸盐材料硅酸盐材料产品品原料原料主要性主要性质应用用陶瓷陶瓷_(含水的含水的铝硅酸硅酸盐)玻璃玻璃水泥水泥黏土黏土生产建筑材料、绝缘材料、日生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等用器皿、卫生洁具等纯碱、石灰石和纯碱、石灰石和石英砂（主要成石英砂（主要成分是分是SiO2）生产建筑材料、光学仪器和各生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，制造玻璃纤维用于高种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料强度复合材料黏土和石灰石黏土和石灰石以以及其他辅料及其他辅料大量用于建筑和水利
4、工程大量用于建筑和水利工程混合物，没有固定的熔点、沸点新型无机非金属材料新型无机非金属材料非金属材料突破传统的硅酸盐体系，具有更多的特性：承受高温，强度高。具有光学特性。具有电学特性。具有生物功能。碳化硅金刚石切割片二氧化硅光导纤维硅芯片输送药物的纳米材料新型无机非金属材料新型无机非金属材料一、硅和二氧化硅（1 1）硅元素的存在与结构）硅元素的存在与结构硅在地壳中含量仅次于 ，位于第 位。硅的原子序数是14，原子结 构示意图如下 ，硅元素位于元素周期表 ，硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间，是应用最为广泛的 材料氧氧二二第三周期、第A族半导体 硅是一种亲氧元素硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是
5、与氧相互化合的，因此硅都以在自然界中它总是与氧相互化合的，因此硅都以 存在于自然界，主要以存在于自然界，主要以 及及 的形式存在。的形式存在。碳碳统治有机界：统治有机界：碳碳是构成是构成有机物有机物的主要元素。的主要元素。硅硅统治无机矿物界：统治无机矿物界：硅硅是构成是构成岩石与许多矿物岩石与许多矿物的基本元素。的基本元素。氧化物氧化物SiO2(如水晶、玛瑙)硅酸盐硅酸盐(如地壳的如地壳的大多数矿物大多数矿物化合态化合态 硅单质主要应用电脑芯片硅太阳能电池高纯硅的制备【资料卡片】工业上制备高纯硅，一般要先制得纯度为98%左右的粗硅，在一起为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯氢硅（SiH
6、Cl3)，再经氢气还原得到高纯硅高纯硅的制备二氧化硅（SiO2）存在形式结晶形（石英晶体）水晶玛瑙二氧化硅的存在内容解读石英坩埚石英坩埚玻璃仪器玻璃仪器光导纤维（光导纤维（通信通信）酸性氧化物酸性氧化物 与碱性氧化物反应生成盐与碱性氧化物反应生成盐 SiO2+CaO=CaSiO3 化学性质化学性质:高温高温与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与与HF的反应（的反应（SiO2的特性）的特性）SiO2+4HF=SiF4+2H2O与某些盐的反应与某些盐的反应 SiO2+Na2CO3 =Na2SiO3+CO2 高温高温不不与与水反水反应应 1、实验室盛
7、NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞不用玻璃塞？思考交流课后第4题 SiO2 2NaOH=Na2SiO3 H2O玻璃黏合剂玻璃塞和试剂瓶口经过磨砂处理，密封效果更好玻璃塞和试剂瓶口经过磨砂处理，密封效果更好酸性氧化物酸性氧化物 与碱性氧化物反应生成盐与碱性氧化物反应生成盐 SiO2+CaO=CaSiO3 化学性质化学性质:高温高温与强碱反应生成盐和水与强碱反应生成盐和水 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与与HF的反应（的反应（SiO2的特性）的特性）SiO2+4HF=SiF4+2H2O与某些盐的反应与某些盐的反应 SiO2+Na2CO3 =Na2SiO3+CO2 高温高温不不与与水反
8、水反应应拓展：课后第3题雕刻玻璃，你会吗？雕刻玻璃，你会吗？SiO24HF=SiF42H2O 实验室不用玻璃瓶盛装氢氟酸！二氧化硅（SiO2）的性质二、新型陶瓷二、新型陶瓷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、磁学等方面具在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能有很多新的特性和功能实例SiC俗俗称称金金刚刚砂砂具有类似金刚石的结构，硬度很大，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，使用具有优异的高温抗氧化性能，使用温度可达温度可达1600，可用作耐高温结，可用作
9、耐高温结构材料、耐高温半导体材料构材料、耐高温半导体材料阅读P23新型陶瓷新型陶瓷碳化硅金刚石切割片ALON透明陶瓷压电陶瓷三、碳纳米材料三、碳纳米材料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由碳原子构成的一系列笼形分子的总称,代表物代表物C60开启了碳纳米材料研究和应用的新时代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、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。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只有一个碳原子直径厚度的单层石墨电阻
10、率低，热导率高，具有很高的强度。应用于电阻率低，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光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面小结：无机非金属材料小结：无机非金属材料一、传统的无机非金属材料一、传统的无机非金属材料-硅酸盐材料硅酸盐材料 陶瓷、水泥、玻璃陶瓷、水泥、玻璃二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料（1）金刚砂（金刚砂（SiC）（2）硅和二氧化硅）硅和二氧化硅（3）新型陶瓷）新型陶瓷（4）碳纳米材料：富勒烯、碳钠米管、石墨烯）碳纳米材料：富勒烯、碳钠米管、石墨烯当堂巩固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
11、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SiO2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.氢氟酸 D.苛性钠溶液BB3、下列关于无机非金属材料的说法中正确的是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,但强度比较差但强度比较差C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点高温结构材
12、料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐【解析】【解析】选选C C。A A项中项中,光导纤维是新型无机非金属材料光导纤维是新型无机非金属材料;B;B项中项中,强度比较差是错误的强度比较差是错误的;D;D项中新型无机非金属材料中的光导纤维、单晶硅等其成分都不是硅酸盐。项中新型无机非金属材料中的光导纤维、单晶硅等其成分都不是硅酸盐。C4 4、硅是无机非金属材料的主角硅是无机非金属材料的主角,硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%90%
13、以以上。上。(1)(1)下列物质不属于硅酸盐的是下列物质不属于硅酸盐的是_。A.A.陶瓷陶瓷B.B.玻璃玻璃C.C.水泥水泥D.D.生石灰生石灰(2)SiO(2)SiO2 2是玻璃的主要成分之一是玻璃的主要成分之一,SiO,SiO2 2和和COCO2 2都属于酸性氧化物都属于酸性氧化物,性质相似性质相似,SiO,SiO2 2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为 ,工工艺师常用艺师常用_(_(填物质名称填物质名称)来雕刻玻璃。来雕刻玻璃。(3)(3)用用NaNa2 2SiOSiO3 3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧水溶液浸泡过的棉花不易燃烧,说明说明NaNa2 2SiOSiO3 3可用作可用作_。(4)(4)工业上常利用反应工业上常利用反应2C+SiO2C+SiO2 2 Si+2COSi+2CO制备硅单质制备硅单质,该反应中所含元素该反应中所含元素化合价升高的物质是化合价升高的物质是_(_(填化学式填化学式,下同下同),),氧化剂是氧化剂是_。D氢氟酸氢氟酸SiO24HF=SiF42H2O 防火剂防火剂CSiO2