第一节 无机非金属材料

化学选修二

第三单元 化学与材料的发展1 无机非金属材料 一、传统硅酸盐材料

化学选修二

生活中的硅酸盐材料特点( 生活中的硅酸盐材料特点([SiO4]4-) 稳定性强、硬度高、熔点高、 稳定性强、硬度高、熔点高、难溶于 水、绝缘、耐腐蚀。 绝缘、耐腐蚀。 1 陶瓷

了解：陶都→ 江苏宜兴市 了解：陶都→ 瓷都→ 瓷都→ 江西景德镇原料： 原料： 黏土 制作过程：混合→成型→干燥→ 制作过程：混合→成型→干燥→烧结 冷却→ →冷却→陶瓷器

化学选修二

特点：具有抗氧化、耐高温、绝缘、 特点：具有抗氧化、耐高温、绝缘、易成型等优点

化学选修二

2 玻璃 原料: 纯碱(Na 原料 纯碱 2CO3)、石灰石 、(SiO2)

(CaCO3)、 石英

主要成分： Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 主要化学方程式： 主要化学方程式：高温

Na2CO3+SiO2 〓 Na2SiO3+CO2↑高温

CaCO3+SiO2 〓 CaSiO3+CO2 ↑ 熔点：(玻璃态物质) 熔点：(玻璃态物质) :(玻璃态物质 没有固定的熔点， 没有固定的熔点，可在一定温度范围内 溶化

化学选修二

分类：硼酸盐玻璃 化学仪器 化学仪器-分类：硼酸盐玻璃-化学仪器 -B2O3 铅玻璃-光学玻璃 光学玻璃------- -PbO 铅玻璃 光学玻璃 有色玻璃 红色蓝色红色 Cu2O 蓝色 Co2O3 乳白色紫色乳白色 CaF2紫色 MnO2 光 变色玻璃(AgBr)------- 2AgBr=2Ag+Br2 变色玻璃 2Ag+Br2=2AgBr 钢化玻璃(骤冷) 钢化玻璃(骤冷) ---汽车、火车车窗 汽车、 汽车 雕刻玻璃 SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (玻璃磨砂易被碱腐蚀) 玻璃磨砂易被碱腐蚀) 玻璃磨砂易被碱腐蚀 SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O)

化学选修二

3 水泥 原料： 原料： 石灰石( )、黏土 黏土( 石灰石(CaCO3)、黏土(主SiO2) 主要成分： 主要成分： 硅酸二钙( 硅酸二钙(2CaO·SiO )2

硅酸三钙( 硅酸三钙(3CaO·SiO2) 铝酸三钙( 铝酸三钙( 3CaO·Al2O3 ) A制作过程中加入生石膏作用： 制作过程中加入生石膏作用：调节水泥硬化的速度 水泥硬化特点： 水泥硬化特点： 混凝土： 混凝土：

具有水硬性

水泥、 水泥、沙子和碎石

化学选修二

二、新型无机非金属材料的特征(1)耐高温、强度高 耐高温、 电学性质 具有电学 (2)具有电学性质 具有光学 光学性质 (3)具有光学性质 具有生物 生物功能 (4)具有生物功能光导纤维--- 超纯石英玻璃(SiO2) 光导纤维 超纯石英玻璃(结构陶瓷(工程陶瓷):纳米陶瓷 结构陶瓷(工程陶瓷):纳米陶瓷 ):

新型陶瓷功能陶瓷： 功能陶瓷：生物陶瓷

化学选修二

1、金刚砂(SiC)-耐磨 金刚砂(SiC) -航天器涂层材料 >1900℃ ℃ SiO2+3C=====SiC+2CO↑ 氮化硅( 轮轴、汽轮机叶片、 2、氮化硅(Si3N4)-轮轴、汽轮机叶片、 发动机受热面 1300℃ ℃ 3Si+2N2=====Si3N43SiCl4+2N2+6H2===Si3N4+12HCl 半导体材料( 3、半

导体材料(硅)-芯片及集成电路 SiO2+2C======Si+2CO↑ Si+3HCl======SiHCl3+H2 Cu粉或 粉 粉或Ag粉 粉或 SiHCl3+H2======Si+3HCl1100~1200℃ ℃ 250~300℃ ℃ 1600~1800℃ ℃

化学选修二

4、石墨、金刚石和C60 、石墨、金刚石和------同素异形体 同素异形体化学气象沉淀法-制造金刚石薄膜 化学气象沉淀法 制造金刚石薄膜 CH4———————————→C(金刚石 金刚石)+2H2 金刚石基体温度约950℃,氢气、稀有气体 ℃ 氢气、 基体温度约

微波或直流放电

C60:分子

化学选修二

5、硅单质单质硅有晶体硅和无定形两种。 单质硅有晶体硅和无定形两种。结 构类似于金刚石， 构类似于金刚石，是带有金属光泽的灰 黑色固体，熔点1410℃,硬度大、有脆 黑色固体，熔点 ℃ 硬度大、 在常温下化学性质不活泼。 性，在常温下化学性质不活泼。 处于金属与非金属的过渡位置。 处于金属与非金属的过渡位置。晶 体硅的导电性介于导体和绝缘体之间， 体硅的导电性介于导体和绝缘体之间， 是良好的半导体材料

化学选修二

化学选修二

4、制备： 制备：1600⌒1800℃

①SiO2+2C=======Si+2CO↑200⌒300℃

②Si+3HCl========SiHCl3 +H2↑Cu或Ag粉

化学选修二

化学选修二

化学选修二

练习7 练习 有关高温结构陶瓷和光导纤维的说法正确的是 ( D) A 高温结构陶瓷具有能耐高温、不怕氧化、耐酸 高温结构陶瓷具有能耐高温、不怕氧化、 碱腐蚀、硬度小、耐磨损、 碱腐蚀、硬度小、耐磨损、密度大的特点 B 氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强，它不与任何无机酸 氮化硅陶瓷抗腐蚀能力强， 反应 C 氧化硅陶瓷的熔点低，硬度小 氧化硅陶瓷的熔点低， D 光导纤维传导光的能力非常强，利用光缆通信， 光导纤维传导光的能力非常强，利用光缆通信， 能同时传导大量信息

化学选修二

练习8 练习 在制取水泥、玻璃的生产中， 在制取水泥、玻璃的生产中，共同使用的原料是 ( D) A 纯碱 B石灰石 C石英 D焦炭 石灰石 石英 焦炭 练习9 练习 下列说法正确的是( 下列说法正确的是( B ) A玻璃是 2SiO3、CaSiO3和SiO2熔合成的晶体 玻璃是Na 玻璃是 B水玻璃在空气中能变浑浊 B水玻璃在空气中能变浑浊，水泥无论在空气中还 水玻璃在空气中能变浑浊， 是水中都能硬化 C制备光导纤维的重要原料是玻璃 制备光导纤维的重要原料是玻璃 D水泥工业中最重要的设备是高炉 水泥工业中最重要的设备是高炉