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第五章
第三節 無機非金屬材料
新人教版 化學 必修第二冊
第一課時
01
02
目錄
新型無金屬材料
硅酸鹽材料
01
一、硅酸鹽材料
內容內容內容
一、硅酸鹽材料
傳統無機非金屬材料
陶瓷
玻璃
水泥
內容內容內容
一、硅酸鹽材料
1.陶瓷
陶瓷
原料
歷史
應用
黏土(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)
青花瓷、唐三彩
生產建筑材料、
絕緣材料、
日用器皿、
衛生潔具等
China
反應條件
高溫燒結
瓷都
內容內容內容
一、硅酸鹽材料
2.玻璃
玻璃
原料
工業設備
應用
純堿、石灰石和石英砂
玻璃窯
主要成分
生產建筑材料、
光學儀器、
各種器皿，
制造玻璃纖維用于高強度復合材料等
Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2
內容內容內容
生產中采用不同的原料和工藝，可以制得多種具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有鉛的原料制造的光學玻璃，透光性好，折射率高，可以用來制造眼鏡、照相機和光學儀器的透鏡；加入硼酸鹽制成耐化學腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃，可用于實驗室使用的玻璃儀器；加入一些金屬氧化物或鹽可以得到彩色玻璃，常用于建筑和裝飾。
資料卡片
內容內容內容
一、硅酸鹽材料
3.水泥
水泥
原料
工業設備
黏土和石灰石
水泥回轉窯
混凝土
水泥、沙子和碎石等與水混合
石膏的作用
條件
高溫煅燒
調節水泥硬化速率
01
二、新型無機非金屬材料
二、新型無機非金屬材料
1.硅和二氧化硅
存在 原子結構 示意圖 周期表中位置
含量 存在形態 地殼中 居第___位 _________ __________ _______
_______
二
氧化物
和硅酸鹽
第三周期、
第ⅣA族
硅的存在和結構
二、新型無機非金屬材料
自然界中的硅：
硅酸鹽礦石
水晶（ SiO2 ）
瑪瑙（ SiO2 ）
二、新型無機非金屬材料
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。
高純硅的制備
二、新型無機非金屬材料
SiO2+2C ========= Si+2CO↑
1800~2000 ℃
Si+3HCl ===== SiHCl3+H2↑
300 ℃
SiHCl3+H2 ===== Si+3HCl
1100 ℃
高純硅的制備
二、新型無機非金屬材料
2.新型陶瓷
結構
性能
高溫抗氧化性能
碳原子和硅原子通過共價鍵連接
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
碳化硅陶瓷
二、新型無機非金屬材料
2.新型陶瓷
主要有鈦酸鹽和鋯酸鹽等，能實現機械能與電能的相互轉化，可用于濾波器、揚聲器、超聲波探傷器和點火器等。
一般用碳化硅、氮化硅或某些金屬氧化物等在高溫下燒結而成，具有耐高溫、抗氧化、耐磨蝕等優良性能。與金屬材料相比，更能適應嚴酷的環境，可用于火箭發動機、汽車發動機和高溫電極材料等。
高溫結構陶瓷
壓電陶瓷
二、新型無機非金屬材料
2.新型陶瓷
主要有氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷，具有優異的光學性能，耐高溫，絕緣性好，可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等。
在某一臨界溫度下電阻為零，具有超導性，用于電力、交通、醫療等領域。
透明陶瓷
超導陶瓷
二、新型無機非金屬材料
3.碳納米材料
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。
二、新型無機非金屬材料
3.碳納米材料
富勒烯是由碳原子構成的一系列籠形分子的總稱，其中的C60是富勒烯的代表物。C60的發現為納米科學提供了重要的研究對象，開啟了碳納米材料研究和應用的新時代。
富勒烯
二、新型無機非金屬材料
3.碳納米材料
碳納米管可以看成是由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑。碳納米管的比表面積大，有相當高的強度和優良的電學性能，可用于生產復合材料、電池和傳感器等。
碳納米管
二、新型無機非金屬材料
3.碳納米材料
石墨烯
石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨，其獨特的結構使其電阻率低、熱導率高，具有很高的強度。作為一種具有優異性能的新型材料，石墨烯在光電器件、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。
課堂檢測
內容內容內容
9．我國科學家實現了用氮氣、二氧化碳和水在常溫下合成尿素。該方法屬于
A．人工固氮 B．自然固氮 C．大氣固氮 D．生物固氮
課堂檢測
1.世界瓷都——泉州德化盛產陶瓷，下列說法不正確的是(　　)
A．國產C919用到的氮化硅陶瓷是新型無機非金屬材料
B．陶瓷是應用較早的人造材料，主要化學成分是硅酸鹽
C．陶瓷化學性質穩定，具有耐酸堿侵蝕、抗氧化等優點
D．燒制陶瓷的過程中僅發生了化學變化
D
內容內容內容
9．我國科學家實現了用氮氣、二氧化碳和水在常溫下合成尿素。該方法屬于
A．人工固氮 B．自然固氮 C．大氣固氮 D．生物固氮
課堂檢測
C
2.下列有關硅酸鹽產品的說法不正確的是(　　)
A．水泥具有水硬性
B．玻璃的原料是純堿、石灰石、石英
C．玻璃有固定的熔沸點
D．陶瓷是人類最早使用的硅酸鹽產品
內容內容內容
9．我國科學家實現了用氮氣、二氧化碳和水在常溫下合成尿素。該方法屬于
A．人工固氮 B．自然固氮 C．大氣固氮 D．生物固氮
課堂檢測
A
3.水泥和普通玻璃都是常見的硅酸鹽產品，下列說法中不正確的是(　　)
A．生產水泥和普通玻璃的每一種原料都含有硅
B．水泥、普通玻璃都是混合物
C．生產水泥和玻璃都必須用石灰石
D．用純凈的石英制成石英玻璃，它的膨脹系數小，常用來制造耐高溫的化學儀器
課堂總結
課堂總結
01
02
硅酸鹽材料
新型無機非金屬材料
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