資源簡介 (共29張PPT)2023-2024學年必修第二冊(人教版2019)第五章化工生產中的重要非金屬第三節無機非金屬材料看到計算機的芯片，傳導電話的光纜，化學實驗的玻璃儀器，你能想象得出它們都是以硅或硅的化合物材料制成的嗎？除了以硅酸鹽為主要成分的傳統無機非金屬材料外，你還知道其他無機非金屬材料嗎？讓我們走進教材一起學習新型無機非金屬材料。3、新型陶瓷1、單晶硅2、光導纖維(SiO2)高溫結構陶瓷(SiC、Si3N4)壓電陶瓷透明陶瓷超導陶瓷4、碳納米材料：富勒烯、碳納米管、石墨烯等新型無機非金屬材料學習目標第2課時新型無機非金屬材料PART01PART02通過學習，了解晶體硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料的性能和用途，感受新型無機非金屬材料的奇特性能在高科技領域所發揮的重要作用，激發學習化學的興趣結合身邊的生活用品、電子產品、建筑物等用到的無機非金屬材料，感受化學就在身邊，化學材料作用巨大，提高學習化學、投身國家建設的社會責任感是沙子、水晶、石英、瑪瑙的主要成分，可用于制光導纖維隨著科學技術的發展，無機非金屬材料突破了傳統的硅酸鹽體系，一系列新型無機非金屬材料相繼問世。高純度的含硅元素的材料：單晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光學和電學性能。含碳、氮等其他元素，在航天、能源和醫療等領域廣泛應用。Si硅硅在自然界主要以硅酸鹽（如地殼中的大多數礦物質）和氧化物（如水晶、瑪瑙）的形式存在。自然界中不存在游離態的硅。[學習任務一]認識硅 二氧化硅通過下列圖片總結歸納出硅元素在自然界中的存在形式思考交流SiSi元素游離態游離態和化合態化合態存在形態 OSi親氧元素硅是一種親氧元素,在自然界中它總是與氧相互化合的，因此硅都以化合態存在于自然界，主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在。硅e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539金剛石外觀形態金剛石內部碳原子排列情況高純硅外觀形態硅晶體內部硅原子排列情況金剛石的物理性質：硬度 ，質地 ，熔點 。大脆高晶體硅的物理性質：硬度 ，質地 ，熔點 。大脆高（1410℃）晶體硅呈灰黑色，有金屬光澤,是良好的半導體材料。硅的化學性質在常溫下只能與氟氣(F2)、HF、氫氧化鈉反應，加熱時能與氧氣、氯氣反應。①穩定性：常溫下三反應Si+2F2 == SiF4Si+2NaOH+H2O == Na2SiO3+2H2↑Si+4HF == SiF4↑+2H2↑(與唯一酸反應)②還原性：加熱(高溫)三反應加熱Si+Cl2 == SiCl4加熱Si+O2 == SiO2高溫Si+C == SiC(金剛砂)高純硅的制備工業上制備高純硅，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，可以將粗硅轉化為三氯硅烷(SiHCl3)，再經氫氣還原得到高純硅。如何制備高純度的硅？工業上用焦炭還原石英砂可知制得含有少量雜質的粗硅⑴SiO2+2C == Si+2CO ↑ (粗硅)高溫若C過量： SiO2+3C == SiC + 2CO ↑高溫碳化硅(俗名：金剛砂)提純⑵Si+3HCl == SiHCl3+H2高溫⑶SiHCl3+H2 == Si+3HCl （高純硅）高溫半導體工業中，有一句行話：“從沙灘到用戶”，即由SiO2制取Si。高純硅的應用芯片太陽能電池e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539除此之外，高純硅還用于傳感器、探測器領域。Si導電性介于導體和半導體之間,是良好的半導體材料,硅是信息技術的關鍵材料Si學習任務一 二氧化硅難溶于水，熔點高，硬度大。化學穩定性：化學性質很穩定，不活潑。SiO2結構OSi立體網狀結構物理性質：SiO2的網狀結構決定了它具有優良的物理和化學性質，加上SiO2在自然界的廣泛存在，從古到今都被人類廣泛地應用著。二氧化硅的用途①沙子是基本的建筑材料；②純凈的SiO2是光學和光纖制品的基本原料；③水晶、石英和瑪瑙可制作飾品和工藝品；④水晶用來制造電子工業中的重要部件。石英坩堝我也是一個普通人，在世界上行走一圈，能留下一點腳印，我已經心滿意足。諾貝爾 2009 年物理學獎光纖之父 高錕二氧化硅可用來生產光導纖維。光導纖維的通信容量大，抗干擾性能好，傳輸的信號不易衰減，能有效提高通信效率。SiO2 + 4HF == SiF4↑+2H2O③與HF反應——唯一能與SiO2反應的酸用途：刻蝕玻璃①酸性氧化物②弱氧化性與碳酸鹽反應SiO2+2NaOH == Na2SiO3 + H2OSiO2 + Na2O ==== Na2SiO3高溫與強堿溶液反應：與堿性氧化物反應：SiO2 + Na2CO3 === Na2SiO3 +CO2 ↑高溫SiO2 + CaCO3 ==== CaSiO3 +CO2 ↑高溫工業生產玻璃原理裝NaOH溶液的試劑瓶是什么樣子的呢？SiO2 + 2C ===== Si + 2CO↑高溫用途：制粗硅裝堿性溶液的試劑瓶用橡膠塞化學性質你知道玻璃上的圖案是如何刻上去的嗎？氫氟酸是HF的水溶液，可與SiO2發生反應成SiF4和H2O。請寫出該反應的化學方程式。SiO2存在形態天然二氧化硅（占地殼質量的12%）結晶形無定形硅石石英水晶瑪瑙硅藻土SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O分類——酸性氧化物價態——最高價(氧化性)特性——與氫氟酸反應SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2OSiO2＋2C===Si+2CO↑SiO2＋CaO===CaSiO3SiO2高溫高溫二氧化硅的化學性質新型陶瓷e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539[學習任務二] 其他新型材料新型陶瓷在組成上不再限于傳統的硅酸鹽體系，在光學、熱學、電學、磁學等方面有很多新的特性和功能。碳化硅陶瓷結構：性能碳原子和硅原子通過共價鍵連接高溫抗氧化性能硬度大砂紙和砂輪的磨料耐高溫結構材料耐高溫半導體材料碳化硅SiC：俗稱金剛砂類 型 組 成 性 能 用 途高溫結 構陶瓷 碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物 耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等 火箭或汽車的發動機、高溫電極材料壓電陶瓷 鈦酸鹽和鋯酸鹽等 實現機械能與電能的相互轉化 濾波器、揚聲器、超聲波探傷器、點火器等透明陶瓷 氧化鋁、氧化釔或氮化鋁、氟化鈣 具有優異的光學性能,耐高溫,絕緣性好 高壓鈉燈、激光器、高溫探測窗等超導陶瓷 — 在某一臨界溫度下電阻為零,具有超導性 電力、交通、醫療等領域新型陶瓷化學趣史碳納米碳管1991年，日本化學家飯島博士在對石墨電弧放電實驗時，發現了有單層、多層石墨卷曲而成的碳納米碳管。納米碳管的發現也給材料研究帶來了新的變革。世界上最小的車是什么車？既不是各大汽車廠商的迷你系列轎車，也不是孩子們的玩具模型，而是由荷蘭格羅寧根大學有機化學教授本·費林加研制的納米車。它的輪軸能像汽車的輪軸一樣平滑旋轉，而輪軸末端是4個“巴基球”做成的輪子。“巴基球”是由60個碳原子構成的納米級球狀分子，具有很多新奇的特性，在納米技術研究中很受科學家重視。納米車的輪子可滾動電子顯微鏡下觀察到的納米汽車碳納米材料是近年來人們十分關注的一類新型無機非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，在能源、信息、醫藥等領域有著廣闊的應用前景。化學趣史C60的發現1985，美國化學家斯莫利和柯爾以及英國化學家克魯特，通過激光照射石墨實驗，發現新型單質C60分子。并在建筑設計師富勒設計球形建筑的啟發下，繪制出由20個正六邊形和12個正五邊表 構成的“籠狀”分子 結構，并把它命名為“富勒烯”，因分子結構形似足球，又稱為“足球烯”。1996年三個獲諾貝爾化學獎。物質 結構 性質 用途富勒烯 由碳原子構成的一系列籠形分子的總稱（代表物C60） 具有超導性能 在電學、磁學、光學等方面都有重要應用碳納 米管 可看成是由石墨片層卷成的管狀物， 具有納米尺度的直徑 比表面積大，有相當高的強度和優良的電學性能 用于生產復合材料、電池和傳感器等石墨烯 只有一個碳原子直 徑厚度的單層石墨 電阻率低、熱導 率高，具有很高的強度 在光電器件、超級電容器、電池和復合材料等方面的應用研究正在不斷深入是近年來人們十分關注的一類新型無機非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯等，在能源、信息、醫藥等領域有著廣闊的應用前景。碳納米材料“冬奧會”演員服飾用上石墨烯 智能發熱防寒保暖石墨烯石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨課堂總結新型無機非金屬材料硅應用: 芯片、太陽能電池二氧化硅是沙子、水晶、石英、瑪瑙的主要成分，可用于制光導纖維新型陶瓷碳化硅（金剛砂）氮化硅Si3N4壓電陶瓷透明陶瓷超導陶瓷碳納米材料富勒烯碳納米管石墨烯 展開更多...... 收起↑ 資源列表 media1.mp4 media2.wmv media3.mp4 化學人教版（2019）必修第二冊5.3.2新型無機非金屬材料（共29張ppt）.pptx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫
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