資源簡介

(共27張PPT)
無機非金屬材料
無機非金屬材料
含有元素
硅氧等元素
性能
耐高溫、抗腐蝕、硬度高
特殊的光學、電學等性能
應用
日常生活應用
航空航天領域
信息領域
新能源領域
無機非金屬材料根據組成、性能和應用的不同可分為___________________和__________________兩種，其中傳統無機非金屬材料多為硅酸鹽材料，通常包括陶瓷、玻璃和水泥三種
傳統無機非金屬材料
新型無機非金屬材料
閱讀P19頁內容
傳統的無機非金屬材料--硅酸鹽材料
課堂導入
世界著名高科技產業區——硅谷
硅谷（Silicon Valley），位于美國加利福尼亞北部的大都會區舊金山灣區南面。硅谷最早是研究和生產以硅為基礎的半導體芯片的地方，因此得名。
探知硅秘
無機非金屬材料
——多角度認識硅元素
硅
漢字文化角度：硅=石+土
1、自然界中硅元素存在：巖石、沙子、土壤中
2、硅在地殼中的含量：僅次于氧，排在第二位
從晶體結構及原子結構認識硅，并總結硅的化學性質。
硅與碳一樣，最外層4個電子，在化學反應中既不易失去又不易得到電子，主要形成正四價化合物。
——不活潑
硅的存在形式
硅的氧化物及硅酸鹽構成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的90%以上。
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。
碳—統治有機界：碳是構成有機物的主要元素。
硅—統治無機礦物界：硅是構成巖石與許多礦物的基本元素。
探究課堂
硅的存在
硅是親氧元素，沒有游離態，只有化合態。硅在自然界中主要以：
硅酸鹽（如地殼中的大多數礦物）和 氧化物（如水晶、瑪瑙）的形式存在。
硅酸鹽——石榴石
氧化物——水晶
探究課堂
硅的類型
晶 體 硅
不 定 型 硅
要點探究
　探究點一　碳 硅
碳 硅
存在形態
單質的存 在形態 金剛石、石墨、C60等同素異形體 ________和________
單質物 理性質 金剛石：________________ 石墨：__________________ ________色固體、有金屬光澤，熔點高、硬度大，有脆性
游離態和化合態
化合物
晶體硅
無定形硅
熔點高、硬度大
硬度小、電的良導體
灰黑
　【知識梳理】 　一、碳、硅比較
碳 硅
用途 _________用作切割刀具， ________用作電極、鉛筆芯 ________材料和合金材料
與非金屬 單質反應 與O2反應： ____________________________ 與O2、F2反應：
________________
與氧化 物反應 與CuO、SiO2反應： ______________________________
金剛石
石墨
半導體
碳 硅
與酸反應 與濃H2SO4、濃HNO3反應： 與氫氟酸反應：
【要點深化】
碳、硅的特性
一般規律 碳、硅的特性
非金屬單質一般熔點低、硬度小 金剛石、晶體硅熔點高、硬度大
非金屬單質一般為絕緣體 硅為半導體，常用于電子部件；石墨為電的良導體
非金屬一般不與強堿反應 Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑
非金屬一般不與非氧化性酸反應 Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑
硅還原性大于碳
一般情況下，較活潑金屬能置換酸或水中的氫，而大多數非金屬不能 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑
硅的制備
⑴SiO2+2C == Si+2CO ↑ (粗硅)
高溫
內容解讀
⑵Si+3HCl == SiHCl3+H2
高溫
⑶SiHCl3+H2 == Si+3HCl （高純硅）
高溫
若C過量： SiO2+3C == SiC + 2CO ↑
高溫
碳化硅(俗名：金剛砂)
工業上用焦炭還原石英砂可知制得含有少量雜質的粗硅
提純
如何制備高純度的硅？
硅的制備
SiO2+2C == Si+2CO ↑ (粗硅)
高溫
內容解讀
工業上利用焦炭與SiO2在高溫下反應制備粗硅，由此能否說明碳的還原性大于硅？
提示：氧化性、還原性的強弱，必須是在通常的情況下發生的反應，上述反應是在高溫條件下發生的，故不能比較還原性的強弱。
知識點補充
探究課堂
晶體硅的物理性質
晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，其結構類似于金剛石，熔沸點很高、硬度大，導電能力介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料。
價值5元的沙子
SiO2
Si
價值5000元的芯片
點沙 成金
從沙灘到用戶
晶體硅的用途
1.硅酸鹽及其結構
(1)硅酸鹽的概念
硅酸鹽是由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱。它們種類繁多、組成各異、結構復雜，在自然界中廣泛存在。
(2)硅酸鹽的結構
知識梳理
在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧四面體，其結構如圖所示。每個Si結合 個O，Si在中心，O在四面體的4個頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的 相互連接，每個 為兩個四面體所共有，與 個Si相結合。
4
O
O
2
為什么硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質穩定、耐腐蝕等特點？
在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧四面體，其結構如圖所示。每個Si結合4個O，Si在中心，O在四面體的4個頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接，每個O為兩個四面體所共有，與2個Si相結合。硅氧四面體結構的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質穩定、耐腐蝕等特點
探知硅秘
重走硅路
——三大硅酸鹽材料的使用和制備
—多角度認識硅元素
【活動】根據視頻并閱讀課本P20-21，找出三大硅酸鹽材料的原料、工藝設備、和成分，歸納填寫表格
傳統硅酸鹽材料 主要原料 主要設備 主要成分 性能
陶瓷
玻璃 水泥 公元前4500年
玻璃的誕生
近代
硅酸鹽材料的使用和生產
【思考1】結合玻璃生產的原料和成分分析，燒制玻璃發生了怎樣的反應？
發生了復雜的物理、化學變化，主要反應：
Na2CO3+SiO2=== Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2=== CaSiO3+CO2↑
高溫
高溫
無機非金屬材料
【思考2】為什么三大硅酸鹽材料表現出這樣的性能？
黏土
純堿、石灰石、沙子
黏土、石灰石
玻璃窯
水泥窯
硅酸鹽
Na2CO3、SiO2、CaCO3
硅酸鹽
硬度高、熔點高、難溶于水、耐腐蝕
結構決定性質——穩定的硅氧四面體結構
要領：各元素寫成相應的氧化物，
化合價不變，元素守恒
格式：金屬氧化物、二氧化硅、水
(各氧化物前系數為最簡整數比)
順序：金屬按活動順序表
硅酸鹽的鹽氧化物法書寫規律
用氧化物形式表示下列硅酸鹽：
1、蛇紋石：H4Mg3Si2O9
2、鈣長石：CaAl2SiO6
3、石棉：CaMg3Si4O12
4、長石：KAlSi3O8
5、普通玻璃：CaNa2Si6O14
3MgO·2SiO2·2H2O
CaO·Al2O3·SiO2
CaO·3MgO·4SiO2
K2O·Al2O3·6SiO2
CaO·Na2O·6SiO2
練一練
（1）玻璃：
普通玻璃：以純堿(Na2CO3)、石灰石和石英(SiO2)為原料，經混合、粉碎，在玻璃窯中熔融制得。
2、硅酸鹽工業
① 有關反應的化學方程式：
Na2CO3 + SiO2 ==== Na2SiO3 + CO2↑
CaCO3 + SiO2 ==== CaSiO3 + CO2↑
② 主要成分：
Na2SiO3、CaSiO3、SiO2(Na2O CaO 6SiO2)
高溫
高溫
以黏土(SiO2、Al2O3)和石灰石(CaCO3)為主要原料
經研磨、混合后在水泥回轉窯中煅燒，再加入適量石膏，研成細粉就得到水泥。
石膏的作用是調節水泥硬化速度。
（2）水泥：
（3）傳統硅酸鹽陶瓷：
傳統硅酸鹽陶瓷是以黏土(SiO2、Al2O3)為原料，經高溫燒結而成。日常生活中常見的陶瓷有日用器皿、建筑飾材、衛生潔具等。
謝謝觀看
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