高中化学人教版 (2019)必修 第二册无机非金属材料教学ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册无机非金属材料教学ppt课件，共40页。PPT课件主要包含了课堂导入，金属材料，无机非金属材料，有机高分子材料，复合材料，材料的分类，硅酸盐，陶瓷窑，没有固定的熔沸点，白色胶状沉淀等内容，欢迎下载使用。
【思考】现在家居装修以明亮，简洁，实用的风格为主流，大家能判断都用到哪些材料以及它们的类别吗？
（塑料、合成橡胶、合成纤维）
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，以及特殊的光学、电学等性能。
一、传统无机非金属材料—硅酸盐为主
存 在：表示方法：
硅酸盐一般结构复杂，存在于地壳、岩石中
①用盐的化学式表示，如Na2SiO3、CaSiO3
②用氧化物的形式表示，如Na2O•SiO2、CaO•SiO2
只是以氧化物的形式表示，但其本身属于盐
定义：硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。
长石( KAlSi3O8 )用氧化物的形式如何表示？
K2O• Al2O3• 6SiO2
一、传统无机非金属材料
硅酸盐的概念、结构与特点
Ca(Al2Si3O10) ·3H2O
Al2(Si2O5)(OH)4
K(Al3Si3O10)(OH)2
CaO ·Al2O3 ·3SiO2·3H2O
K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O
Al2O3·2SiO2·2H2O
将下列硅酸盐改写为氧化物
氧化物之间用小点隔开，若出现分数，需要化为整数。
（1）Si 和 O 构成了硅氧四面体；（2）每个 Si 结合 4 个 O， Si 在中心，O 在四面体的 4 个顶角， 许多四面体通过顶角的O相互连接；（3）每个 O 为两个四面体所共有，与 2 个 Si 相结合。
大多硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等
硅酸钠俗称泡花碱，其水溶液俗称“水玻璃”
用途：①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂
黏土 (含水的铝硅酸盐)
抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等
生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
历史上最早使用的陶瓷：青花瓷、唐三彩
纯碱、石灰石和石英砂（主要成分SiO2）
生产建筑材料、光学仪器、制造玻璃纤维用于高强度复合材料等
Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2
Q1:根据生产玻璃的化学方程式能否得出H2CO3 的酸性强于H2SiO3?
提示:不能。水溶液中自发进行的复分解反应可以得出强酸制弱酸的结论,以上两反应均不是在溶液中进行的,无法比较其酸性。
Q2:那如何可以证明H2CO3 的酸性强于H2SiO3?
补充：证明H2CO3 的酸性强于H2SiO3
将CO2通入Na2SiO3溶液中：（分别写出CO2少量和过量时的化学方程式+离子方程式）
Na2SiO3+2HCl ===2NaCl+H2SiO3↓(制备硅酸）
补充：H2SiO3的性质
①H2SiO3：难溶于水，弱酸，不能使紫色石蕊变红
③（弱）酸性：与碱反应
H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O
——高中化学唯一难溶性酸
Q3: 钢化玻璃也是传统无机非金属材料吗？ 钢化玻璃和普通玻璃的主要成分相同吗？
钢化玻璃是普通玻璃加热到接近软化点后，迅速冷却制成。
黏土、石灰石（再加入少量石膏）
水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程。
纯碱、石灰石、石英砂（主要成分是SiO2）
高温下发生复杂的物理和化学变化
1.判断正误(1)汉代烧制出的“明如镜、声如磬”的陶瓷，其主要原料是黏土(2)传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分都是硅酸盐(3)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化(4)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行
3.(2023·日照高一月考)“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法正确的是( )A.玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品B.制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂C.硅酸盐制品的性质稳定、耐高温D.沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐
二、新型无机非金属材料--硅和二氧化硅
航天、能源和医疗等领域有着广泛的应用
具有特殊的光学和电学性能，是现代信息技术的基础材料
新型无机非金属材料：硅和二氧化硅
硅是亲氧元素，没有游离态，只有化合态。
半导体材料，如硅、锗、镓等
Si:导电性介于导体和绝缘体之间
①半导体材料，利用其半导体性能可以制成芯片、硅太阳能电池。②高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术领域,是信息技术的关键材料。
硅晶片是生产芯片的基础材料 　　　
Q1:高纯硅怎么制备?
硅单质主要有无定型硅和晶体硅两大类
物理性质：晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高。
工业上用焦炭还原石英砂可制得粗硅，将粗硅进一步提纯得到高纯硅。
（高纯硅 99.9999999％）
Si+2F2= SiF4
①稳定性：常温下只能与F2、HF、NaOH反应。
②还原性：加热或高温条件下能与Cl2、 O2 、C、N2反应。
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
SiF4在常温常压下是一种无色、有刺激性气味的气体
二氧化硅 （SiO2）
有结晶形和无定形两大类，通称硅石。
2、应用：制玻璃、光导纤维等
SiO2不用于太阳能电池！！！！！
纯净SiO2是无色、不溶于水及其他溶剂的晶体。
难溶于水，熔点高，硬度大。
①酸性氧化物的通性（但SiO2不溶于水，不与水反应）
②弱氧化性（工业制粗硅）
SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O
保存氢氟酸使用塑料瓶，不用玻璃瓶
Q2: 写反应式：利用SiO2的性质以SiO2为原料制备H2SiO3
新型无机非金属材料：新型陶瓷
新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面有很多新的特性和功能。
C原子和Si原子通过共价键连接，类似于金刚石的空间网状结构
硬度大，优良的高温抗氧化性能
砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料
例如：高温结构陶瓷、轴承
碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯 等。在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。
都是碳的同素异形体，它们具有不同的结构（碳原子排列方式不同）和性质
由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如C60（代表物）
由石墨片层卷成的管状物（比表面积大）
只有一个碳原子直径厚度的单层石墨
（1）证明酸性：硫酸>碳酸>硅酸
（2）证明非金属性：S>C>Si
非金属性 = 最高价含氧酸酸性
（1）证明酸性：盐酸>碳酸>硅酸
（2）证明非金属性：Cl>C>Si
盐酸有挥发性，CO2/HCl与Na2SiO3反应现象一样
CO2+2NaOH = === Na2CO3+H2O
CO2+H2O ==== H2CO3
CO2+CaO = === = CaCO3
CO2 +H2O+Na2CO3 ==== =2NaHCO3
SiO2 + 2NaOH ==== Na2SiO3 +H2O
SiO2+4HF ==== = SiF4↑+2H2O
二氧化碳与二氧化硅性质比较
硅和二氧化硅的用途：①高纯硅：半导体材料②SiO2：光导纤维
SiO2＋4HF = SiF4↑＋2H2O
盛NaOH试剂瓶不用磨口玻璃塞
SiO2＋2NaOH==Na2SiO3＋H2O
1．下列物质间的转化能通过一步反应实现的是A． B．C．SO3H2SO4 D．
C【详解】A．是常温下化学性质稳定的半导体材料，材料的主要成分是单质，A错误；B．浓硫酸具有吸水性，故可用作干燥剂，B错误；C．铝和氢氧化钠遇水反应放出大量的热，促进油脂等淤积物在作用下的水解，同时产生的氢气可增加管道内的气压，利于疏通，C正确；D．小苏打溶于水是吸热过程，D错误；故选C。
2．下列说法正确的是A． 对光有全反射性能，可用作 的材料B．浓硫酸具有脱水性，故可以用作干燥剂C．铝粉和NaOH的混合物可用作家庭厨卫管道的疏通剂D．向小苏打固体中加入少量水后，小苏打溶解并伴随着放热现象