【化學(xué)】無(wú)機(jī)非金屬材料 2023-2024學(xué)年高一化學(xué)同步教學(xué)課件（人教版2019第二冊(cè)）

1、通過(guò)閱讀和討論，了解陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料的生產(chǎn)原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分，感受傳統(tǒng)硅酸材料在城鄉(xiāng)建設(shè)中發(fā)揮的重要作用。2、通過(guò)學(xué)習(xí)，了解晶體硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料的性能和用途，感受新型無(wú)機(jī)非金屬材料的奇特性能及其在高科技領(lǐng)域所發(fā)揮的重要作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等無(wú)機(jī)非金屬材料的主要性能和用途，普通玻璃的主要成分。玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等無(wú)機(jī)非金屬材料的主要性能和用途，普通玻璃的主要成分。思考與討論你知道材料是怎么分類的嗎？復(fù)合材料：由兩種或兩種以上的材料按照一定的方式組成的材料。高分子材料：纖維、橡膠、樹脂、塑料材料金屬材料：純金屬材料和合金材料無(wú)機(jī)非金屬材料：傳統(tǒng)和新型思考與討論傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料有哪些？新型無(wú)機(jī)非金屬材料有哪些？傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料陶瓷玻璃水泥晶體硅二氧化硅碳納米管新型陶瓷石墨烯這些無(wú)機(jī)非金屬材料各有什么特性和用途？一、傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料黏土（含水的鋁硅酸鹽）高溫?zé)Y(jié)圖5-19我國(guó)古代燒制的精美瓷器建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具陶瓷原料：條件：用途：性能：熔點(diǎn)高、硬度大、耐腐蝕、性質(zhì)穩(wěn)定1、陶瓷你能列舉出一些陶瓷制品嗎？一、傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料純堿、石灰石、石英沙（SiO2）Na2SiO3、CaSiO3和SiO2建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、玻璃纖維玻璃原料：主要成分：用途：性能：透光性好、硬度大、無(wú)固定熔點(diǎn)2、玻璃玻璃為什么會(huì)有顏色呢？生產(chǎn)中采用不同的原料和工藝，可以制得多種具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有鉛的原料制造的光學(xué)玻璃，透光性好，折射率高，可以用來(lái)制造眼鏡、照相機(jī)和光學(xué)儀器的透鏡；加入硼酸鹽制成耐化學(xué)腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃，可用于實(shí)驗(yàn)室使用的玻璃儀器；加入一些金屬氧化物或鹽可以得到彩色玻璃，常用于建筑和裝飾。圖5-21金屬氧化物可以使玻璃呈現(xiàn)不同的顏色資料卡片一、傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料黏土、石灰石水泥回轉(zhuǎn)窖建筑、水利、道路等工程中水泥原料：設(shè)備：用途：性能：遇水逐漸變硬（水硬性）、硬化后性質(zhì)穩(wěn)定3、水泥水泥中為什么要加入石膏呢？思考與討論1、傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料都是硅酸鹽材料嗎？2、傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料有哪些共性？為什么？耐高溫、抗腐蝕、硬度高陶瓷、玻璃、水泥等材料及它們的制品在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見(jiàn)。由于這些材料的化學(xué)組成大多屬硅酸鹽類，所以一般稱為硅酸鹽材料。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料還有耐火材料、搪瓷、研磨材料（氧化硅、氧化鋁、碳化硅）等。硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體，其結(jié)構(gòu)如圖5-18所示。每個(gè)Si結(jié)合4個(gè)O，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過(guò)頂角的O相互連接，每個(gè)O為兩個(gè)四面體所共有，與2個(gè)Si相結(jié)合。硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。圖5-18硅氧四面體的結(jié)構(gòu)示意圖OOOSiO資料卡片二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料1、晶體硅硅晶片硅太陽(yáng)能電池芯片二極管自然界中硅以硅酸鹽和氧化物的形式存在，如何獲得高純硅呢？高純硅的制備資料卡片工業(yè)上制備高純硅，一般需要先制得純度為98%左右的粗硅，再以其為原料制備高純硅。例如，可以將粗硅轉(zhuǎn)化為三氯硅烷(SiHCl3)，再經(jīng)氫氣還原得到高純硅。焦碳石英砂HClH2粗硅1800～2000℃300℃SiHCl3

圖5-23工業(yè)制備高純硅的原理示意圖高純硅1100℃二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料2、二氧化硅瑪瑙水晶光導(dǎo)纖維石英二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料3、新型陶瓷耐高溫碳化硅陶瓷超導(dǎo)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷和超導(dǎo)陶瓷二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料4、碳納米材料碳納米材料是近年來(lái)人們十分關(guān)注的一類新型無(wú)機(jī)非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。富勒烯的代表C60富勒烯是由碳原子構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱。用C60作車輪的納米汽車二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料4、碳納米材料碳納米材料是近年來(lái)人們十分關(guān)注的一類新型無(wú)機(jī)非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。碳納米管碳納米管可以看成是石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑。比表面積大優(yōu)良的電學(xué)性能相當(dāng)高的強(qiáng)度性能生產(chǎn)復(fù)合材料電池傳感器用途單層石墨4、碳納米材料碳納米材料是近年來(lái)人們十分關(guān)注的一類新型無(wú)機(jī)非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。二、新型無(wú)機(jī)非金屬材料動(dòng)力電池超輕海綿石墨烯是只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨。電阻率低熱導(dǎo)率高很高的強(qiáng)度性能光電器件超級(jí)電容器電池和復(fù)合材料用途分類名稱性能主要用途傳統(tǒng)硅酸鹽材料陶瓷玻璃水泥新型無(wú)機(jī)非金屬材料晶體硅二氧化硅新型陶瓷碳納米管石墨烯幾種無(wú)機(jī)非金屬材料的對(duì)比建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具熔點(diǎn)高、硬度大、耐腐蝕、性質(zhì)穩(wěn)定建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、玻璃纖維透光性好、硬度大、無(wú)固定熔點(diǎn)建筑、水利、道路等工程中遇水逐漸變硬（水硬性）、硬化后性質(zhì)穩(wěn)定導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間半導(dǎo)體材料、芯片、太陽(yáng)能電池性質(zhì)穩(wěn)定、透光性好光導(dǎo)纖維、玻璃儀器、裝飾品等分別具有光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等方面特性激光、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、點(diǎn)火器、磁懸浮、人工關(guān)節(jié)等比表面積大、電學(xué)性能好、強(qiáng)度大傳感器、電池、復(fù)合材料等電阻率低、熱導(dǎo)率高、強(qiáng)度大光電器件、超級(jí)電容、電池、復(fù)合材料等練習(xí)1、下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A、硅在自然界中主要以單質(zhì)形式存在B、硅是應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料C、高純度的硅可用于制造計(jì)算機(jī)芯片D、二氧化硅可用于生產(chǎn)玻璃A練習(xí)2、下列物品或設(shè)施：

①陶瓷餐具

②磚瓦

③混凝土橋墩

④門窗玻璃

⑤水晶鏡片

⑥石英鐘

⑦水晶項(xiàng)鏈

⑧硅太陽(yáng)能電池

⑨石英光導(dǎo)纖維

⑩計(jì)算機(jī)芯片

（ 1）含有硅單質(zhì)的是

（填序號(hào)，下同）。

（ 2）含有二氧化硅的是

。

（ 3）含有硅酸鹽的是

。⑧⑩⑤⑥⑦⑨①②③④練習(xí)3、氮化硅是一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料，它的熔點(diǎn)高，硬度大，電絕緣性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但生產(chǎn)成本較高。

（ 1）根據(jù)以上描述，推測(cè)氮化硅可能有哪些用途：

（填字母）。