3.1无机非金属材料.doc

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，划时代的材料可作为人类文化的里程碑。无机非金属材料 人类使用的材料金属材料 有机高分子材料 导入新课 这些在我们日常生活中有什么意义 新型无机非金属材料的用途 第一节传统无机非金 属材料 1. 传统的硅酸盐材料 2. 新型无机非金属材料 教学目标 1.了解无机非金属材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用。 2.了解常见无机非金属材料生产原理。 教学重点 1.硅氧四面体的特殊性。 2.一些无机非金属材料生产的化学原理。 教学难点 通过多种途径，帮助学生逐渐形成对化学与材料发展关系比较全面的认识。 黏土 （主要成为Al2O32SiO22H2O）传统硅酸盐石英（主要成分SiO2钾长石 （主要成分K2OAl2O36SiO2钠长石 （主要成分Na2OAl2O36SiO2） 黏土 石英 钠长石 硅氧结构的特殊性 环状结构硅酸盐矿物中的几种硅氧骨干环a 三元环b 四元环c 六元环d双层六元环 硅酸盐材料的特点 1.稳定性强 2.硬度高 3.熔点高 4.难溶于水 5.绝缘 6.耐腐蚀 一. 传统的硅酸盐材料在我国具有悠久的历史。 如唐朝的的“唐三彩”宋朝的钧瓷等，都闻名于世都闻名于世流传至今。唐三彩 土器陶瓷瓷器 普通玻璃的主要成分为Na2SiO3和CaSiO3 普通玻璃的原料 石英砂（主要成分是SiO2石灰石（主要成分CaCO3）纯碱 玻璃制品 玻璃制造过程发生的化学反应主要是 Na2CO3SiO2Na2SiO3CO2高温CaCO3SiO2CaSiO3CO2高温 几种玻璃的特性和用途 种类 普通玻璃 石英玻璃 光学玻璃 玻璃纤维特性在高温下易软化用途玻璃窗玻璃器等膨胀系数小耐酸碱化学仪器高温水银灯强度大滤光紫外线灯罩透光性好有折光性和色散性眼镜照相机微镜和望远镜显耐腐蚀耐高温不玻璃钢宇航服光导 导电隔热放虫蛀通信材料耐高温耐腐蚀 强度抗震裂高运动器材汽车用玻璃窗火车钢化玻璃 水泥是另一种常见的硅酸盐材料。普通硅酸盐水泥的主要成分 硅酸三钙（3CaOSiO2铝酸二钙（2CaOSiO2铝酸三钙（3CaOAl2O3）铁铝酸钙（4CaOAl2O3Fe2O3水泥可以在空气和水中硬化，被广泛用做建筑材料。 水泥沙子和碎石等的混合物叫混凝土。大量用于建筑，水利，道路和国防工程中，并大都采用钢筋骨架的混凝土设计。 建筑水利 二二. 新型无机非金属材料 现代科技赋予陶瓷在光、电、磁等化 学和生物学等方面的新的特性和功能。 信息半导体材料 耐高温陶瓷能源生物磁性陶瓷透明陶瓷 生物陶瓷 新型陶瓷已经Si和O两种元素为主的传统组成体系，进一步提高陶瓷的性能。 如碳化硅（SiC又称金刚砂，其结构与金刚石相似，硬度也可与其相媲美，可作优质的磨料，且其化学性稳定，可耐2000℃的高温，可做航天器的涂料 SiO23CSiC2CO↑＞1900℃ 氮化硅（Si3N4 特点 熔点高、硬度大、化学性质稳定用处 制造轴承、汽轮机片、发动机受热面， 工业制法3Si2N2Si3N41300℃化学气象沉积法3SiCl42N26H2Si3N412HCl 耐火材料生产工艺流程 新型陶瓷金刚砂 生物陶瓷 传统无机非金属材料大都是硅酸盐混合物，而新型无机非金属材料可获得纯净物。 地壳中的硅含量丰富，但大多数是以硅酸盐和氧化物的形式存在，需要用化学方式制高纯度单质硅 单质硅 高纯硅的制法 1.高纯度焦炭与石英砂反应制的纯度为95％～99％的硅 SiO22CSi2CO↑1600～1800℃ 2.再生产高纯硅 250～300℃Si3HClSiHClH32Cu粉或Ag粉 3.提纯后的SiHCl3被高纯度氢气还原SiHCl3H2Si3HCl1100～1200℃ 石墨1300～1400℃和催化剂金刚石6106～7106kPa 化学气象沉淀法制造金刚石薄膜的原理CH4微波或直流放电基体温度约950℃，氢气稀有气体C金刚石）2H2 金刚石 石墨C 60 学与问 1.根据原属周期规律和原子结构的特点，分析比较碳元素和硅元素在成键和化学性质上的特点。 碳和硅同属于Ⅳ族元素，在原子结构上具有相似性。 2. 金刚石和石墨在生产和生活中的应用比说明这些应用主要利用了他们的哪些性质 单质硅和碳化硅都是原子晶体，原子之间一共加建结合，窃取由于金属相似的结构，因此，有许多相似的性质，如晶态硅硬度为7，熔点高，常温下不反映，在常温下化学性质不活泼，与水空气算不反应，但高温下于所有卤素反应，，与氧气在700℃以上燃烧生成SiO2.SiC为无色晶体硬度为9，与大多数酸不反应，在空气中加热到1000℃以上时开始被氧化，在100℃时可以与滤器反应，可见SiC与Si相比更稳定。 3. 分析金刚石和石墨晶体中碳原子的成键 特点，并说明结构与性质之间的关系。 金刚石硬度大熔点高；由于成键电子均定域在原子之间不能自由运动所以金刚是不能导电。 石墨晶体金属光泽、良好的导电性和导热性，熔、沸点高，层之间由于存在弱的范德华力以及吸附了水和氧气等气体分子，是的石墨的层与层间容易滑动。 课堂小结 1.了解无机非金属材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用。 2.了解常见无机非金属材料生产原理。 课堂练习 A1. 制取水泥和玻璃时都需要的原料是 A．石灰石 B．石英 C．水 D．纯碱 B 2.下列物质不属于同素异形体的是 A．金刚石和石墨 B．水晶和石英 C．红磷和白磷 D．C60和金刚石 3. 下列变化中不属于化学变化的是 C A．石墨转变成金刚石 B．原硅酸变成硅酸 C．干冰变成二氧化碳 D．用石英坩埚熔化烧碱 4.下列说法正确的是（B） A. 二氧化硅溶于水显酸性 B. 光导纤维传导光的能力非常强，利用光缆通讯，能同时传送大量信息 C. 因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出CO 2，所以硅酸的酸性比碳酸强 D. 二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸。