化学必修 第二册无机非金属材料教学课件ppt

这是一份化学必修 第二册无机非金属材料教学课件ppt，共25页。PPT课件主要包含了化学与生活，学习目标，材料分类，传统无机非金属材料，硅酸盐，硅酸盐材料，Na2SiO3，物理性质，化学性质，与酸反应等内容，欢迎下载使用。
弗里茨·哈伯第一个从空气中制造出氨的科学家，加速了世界农业的发展，因此获得1918年诺贝尔化学奖。
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。从组成上看，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。随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。
重点：1. 典型无机非金属材料的主要成分、性质和用途。2. 无机非金属材料的制备原理。3. 材料的结构与性质的关系。难点：1. 无机非金属材料结构的理解。2. 材料制备过程中的复杂化学反应和工艺条件控制。3. 从结构和性质关系角度分析新型无机非金属材料的设计与开发思路
材料有哪些类别，如何分类？
金属材料：包含纯金属和合金
新型无机非金属材料：硅和二氧化硅、新型陶瓷、碳纤维等
传统无机非金属材料：如玻璃、陶瓷、水泥
材料——人类赖以生存和发展的物质基础
存在：定义：表示方法：
硅酸盐一般结构复杂，存在于地壳、岩石中
由金属、硅、氧等元素形成的盐
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
传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，在日常生活中随处可见，如制作餐具的陶瓷、窗户上的玻璃、建筑用的水泥等。硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称,它们种类繁多、组成各异、结构复杂，在自然界中广泛存在。
①书写形式一般为：X金属氧化物•Y SiO2•Z H2O
②元素化合价不变、原子比例不变③计量数以整数书写④多种金属同时存在，活泼的写在前面
Al2O3·2SiO2·2H2O
K2O·Al2O3·2SiO2
天然硅酸盐的化学式很复杂，通常用金属氧化物和二氧化硅的组合形式表示硅酸盐的组成，如Na2SiO3可写成Na2O·SiO2。
①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；
②许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体共有，与2个Si相结合；
③硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点
【思考2】 自然界的岩石其外观、纹理、硬度等均存在巨大差异，试推测其原因是什么？
【思考3】根据含硅酸盐矿物的外部特征，能否将三类物质微观结构与其匹配？
在硅酸盐中，Si和O以Si—O结合构成了硅氧四面体，即以Si为中心，O在四面体的4个顶角，许多这样的四面体通过顶角O相互连接，即每个Si与周围4个O结合，每个O与2个Si结合，硅氧四面体向空间发展，形成共价键三维骨架结构。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料的特殊性质。
硬度高，难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。
白色固体，可溶于水，水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，有很强的黏合性。
是一种很弱的酸，酸性比碳酸弱，溶解度很小,不稳定，受热易分解
A：Na2CO3/NaHCO3B : HClC : 饱和NaHCO3D : Na2SiO3
①制硅酸；②黏合剂(矿物胶)；③耐火阻燃材料；④防腐剂
主要原料：黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐）
特点：抗氧化、耐酸碱腐蚀、耐高温、绝缘
用途：建筑材料、绝缘材料、日常器皿、卫生洁具
陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。
主要原料：纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）生产设备：玻璃窑反应原理：SiO2 + CaCO3 CaSiO3 + CO2 ↑ SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2↑主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2特点：无固定熔点，在一定温度范围内软化， 可加工成玻璃制品用途：建筑材料、光学仪器、各种器皿、 还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料
生产中采用不同的原料和工艺，可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃。
加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。
黏土、石灰石（再加入少量石膏）
主要原料：黏土和石灰石生产设备：水泥回转窑条件：高温煅烧，发生复杂的物理和化学变化主要成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙等用途：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。
下列有关说法不正确的是(　　)A.从组成上看，许多无机非金属材料含有硅、氧等元素,如陶瓷、玻璃B.硅酸盐制品的性质稳定，熔点较高、耐腐蚀C.硅酸钠(Na2SiO3)是最常见的硅酸盐，用氧化物的形式可表示为Na2O·SiO2D.生产水泥和普通玻璃的每一种原料都含有硅元素
解析：生产水泥的原料为黏土、石灰石等,生产普通玻璃的原料为石英砂、纯碱和石灰石等,并不是每一种原料都含有硅元素,故D不正确。
2.陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的是A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）
普通玻璃：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2
生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料
黏土和石灰石以及其他辅料
Na2CO3+SiO2= Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2 = CaSiO3+CO2↑
无机非金属 材料
玻璃：原料、设备、原理、用途
组成：金属元素，硅和氧元素
表示：X金属氧化物•Y SiO2•Z H2O
硅酸钠：可溶性硅酸盐，俗称泡花碱，水溶液称为水玻璃，用于粘合剂，阻燃剂