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1. 通过阅读和讨论，了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分，感受传统硅酸盐材料在城乡建设中发挥的重要作用。2. 通过学习，了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途，感受新型无机非金属材料的奇特性能及其在高科技领域发挥的作用。重难点学习目标3. 结合身边的生活用品、电子产品、建筑物等用到的无机非金属材料，感受化学就在身边，化学材料的作用。没有感光材料，我们就无法留下回忆。没有高纯度硅，就很难有今天的电脑。没有特殊的高分子，火箭就很难上天。什么是材料呢？材料是如何分类的？材料简介
2、材料（Material）:可用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质，是人类赖以生成和发展的基础。根据属性划分:可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。根据用途划分:可分为电子材料、建筑材料、能源材料等。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 无机非金属材料根据组成、性能和应用的不同可分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料。硅酸盐材料陶瓷、玻璃、建筑用的水泥等都是硅酸盐材料。硅酸盐材料硅酸盐材料阅读教材，填写表格。产品原料主要成分用途陶瓷玻璃水泥黏土（含水的硅铝酸盐）生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。纯碱、石灰石、石英砂Na2SiO3、CaS
3、iO3、SiO2生产建筑材料、光学仪器和各种器皿、还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料等。黏土、石灰石、石膏水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土。3CaOSiO2、2CaOSiO23CaOAl2O3硅酸盐材料 许多无机非金属材料含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点。为什么会有这些特点呢(根据结构考虑)？思考讨论硅氧四面体结构示意图 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，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。硅氧四面的特殊性决定了它的特点。新型无机非金属材料形成共价键画出硅原子结构示意图，并分析其特点。亲氧元素 最外层电
4、子数为4，原子既不容易失去电子，也不容易得到电子。1.硅在自然界中以二氧化硅和硅酸盐形式存在。思考讨论新型无机非金属材料【问题1】结合硅在自然界的存在形式，工业上用什么作为原料制备硅？【问题2】从元素价态角度，要使二氧化硅转化为硅，应加入何种物质？【问题3】工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅制取硅单质。试写出反应的化学方程式。工业用二氧化硅为原料制备硅。加入还原剂SiO2 + 2C Si + 2CO高温用力拉出氧原子！1.硅新型无机非金属材料根据高纯硅的制备流程，写一写相应的化学方程式。石英砂1 800 2000 粗硅300 SiHCl31 100 高纯硅焦炭HClH21.硅SiO2+2C Si
5、+2CO1 8002 000Si+3HCl SiHCl3+H2300 SiHCl3+H2 Si+3HCl1 100 新型无机非金属材料1.硅硅的同素异形体晶体硅无定型硅 灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体；熔、沸点高、硬度大；晶体硅是良好的半导体。新型无机非金属材料1.硅化学性质碳化硅(俗名：金刚砂)常温下很稳定，硅只与F2、氢氟酸、强碱溶液等发生反应。与氟气反应：Si+2F2 SiF4与氢氟酸反应：Si+4HF SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O Na2SiO3+2H2与强碱溶液反应：加热时，能和O2和Cl2等非金属单质反应。 Si+O2 SiO2 Si+2Cl2 SiCl4 Si+C
6、SiC高温新型无机非金属材料1.硅计算机芯片光伏电站硅太阳能电池新型无机非金属材料1.硅说一说硅的用途都有哪些？SiO2+ Na2CO3 Na2SiO3+CO2高温与某些盐反应：SiO2+ CaCO3 CaSiO3+CO2高温酸性氧化物SiO2化学性质新型无机非金属材料2.二氧化硅与碱反应生成盐和水：SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O与碱性氧化物反应生成盐：SiO2+ CaO CaSiO3高温烧制玻璃的主要反应与氢氟酸(HF) 反应 常用于雕刻玻璃特性： SiO2 +4HF SiF4 + 2H2O新型无机非金属材料2.二氧化硅光导纤维石英坩埚玛瑙建筑材料玻璃新型无机非金属材料2.二氧
7、化硅二氧化硅的用途 碳化硅俗称金刚砂，其中 碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大。还具有优异的抗氧化性能。新型无机非金属材料3.新型陶瓷耐高温的碳化硅陶瓷轴承高铁航天新型无机非金属材料3.新型陶瓷4.碳纳米材料碳60阅读课本，说一说碳纳米材料的种类及应用前景。碳纳米管石墨烯新型无机非金属材料新型无机非金属材料物质结构性质用途富勒烯由碳原子构成的一系列笼形分子的总称（代表物C60）具有超导性在电学、磁学、光学等方面都有重要应用。碳纳米管可看成是由石墨片层卷成的管状物比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能用于生产复合材料、电池和传感器等。石墨烯只有一个碳原子直径厚度的单
8、层石墨电阻率低、热导率高，具有很高的强度在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用正在不断深入。1.下列关于硅酸盐材料的说法错误的是（ ）A.生活中常见的硅酸盐材料有玻璃、水泥、陶瓷B.生成陶瓷的主要原料是黏土C.普通玻璃的主要成分只有SiO2D.普通硅酸盐水泥的生产以石灰石和黏土为主要原料C解析普通玻璃的主要成分为硅酸钙、硅酸钠和二氧化硅。2.用石英砂制取高纯硅的主要化学反应如下： SiO2+2C Si(粗)+2CO；Si(粗)+2Cl2 SiCl4 SiCl4+2H2 Si(纯)+4HCl关于上述反应说法不正确的是（ ）A.是置换反应，是化合反应B.高温下，焦炭与氢气的还原性强于硅
9、C.任一反应中，每消耗或生成28 g硅，均转移4 mol电子D.高温下炉子里将石英砂、焦炭、氯气、氢气按比例混合就能得到高纯硅D加热高温加热3.厉害了，我的国“中国名片”中航天、军事天文等领域的发展受到世界瞩目。它们都与化学有关，下列说法正确的是（ ） A.“中国天眼”的眼眶是钢铁结成的圈梁，属于新型无机非金属材料 B.“复兴号”车厢连接处关键部位使用的增强聚四氟乙烯板属于无机非金属材料 C.“神舟十一号”宇宙飞船返回舱外表面使用的高温结构陶瓷是新型无机非金属材料 D.“天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅C4.2021年5月15日，我国火星探测器“天问一号”成功着陆火星。天
10、问一号探测器使用了质量轻、强度高、刚性好、宽温度范围下尺寸稳定的新型SiC增强铝基复合材料，下列说法错误的是 （ ） A.SiC是一种新型硅酸盐材料B.SiC俗称金刚砂，具有类似金刚石的结构C.SiC中的碳原子和硅原子通过共价键连接D.SiC具有优异的高温抗氧化性能 A 国产4.03米口径碳化硅反射镜研制成功 2018年8月，中科院长春光机所完成4.03米口径碳化硅反射镜研制并通过验收，这是公开报告过的世界最大口径碳化硅单体反射镜。这标志着我国光学系统制造能力跻身国际先进水平，不再受制于人。陶瓷无机非金属材料新型无机非金金属材料硅和二氧化硅硅酸盐材料玻璃新型陶瓷水泥碳纳米材料敬请各位老师提出宝贵意见！
