資源簡介

(共15張PPT)
第五章化工生產中的重要非金屬元素
第三節無機非金屬材料
有機高分子材料
金屬材料
無機非金屬材料p19
材 料
硅酸鹽材料大多具有硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕
等特點(p19)
硅酸鈉 (Na SiO ) 水溶液俗稱水玻璃， 是制備硅膠和木材防火劑等的原料。
0
Si
0
O
◎
硅酸鹽材料
陶瓷 普通玻璃
普通水泥
原料 黏土 純堿(Na CO )、石灰石 (CaCO )、石英砂(SiO )
主要原料：石灰石、黏土， 輔助原料：適量的石膏
設備 陶瓷窯 玻璃窯
水泥回轉窯
主要 成分 含水的鋁硅酸鹽 硅酸鈉(Na SiO )、硅酸 鈣(CaSiO )、二氧化硅 (SiO )
硅酸三鈣(3CaO · SiO )、硅酸
二鈣(2CaO · SiO )、鋁酸三鈣
(3CaO ·Al O )
用途 建筑材料、絕緣材 料、日用器皿、衛 生潔具等 建筑材料、光學儀器、 各種器皿、制造玻璃纖 維等
大量用于建筑和水利工程
常見的硅酸鹽材料 p20-21
1、硅和二氧化硅
原子結構 第三周期第IVA族 地殼中居第二位
存在—→ 化合態：氧化物和硅酸鹽(親氧元素) 硅 一用途—→ 單質硅是應用最為廣泛的半導體材料
期 元 素 周 期 表 中干
0
于
H He 4001 K
4
在常溫下，化學性質不活 1ⅡA 草子序數 素名稱 人的 92 U - 鈾 lbd 2380 元朝，基 屬元素 皿A NA A MA A
3L 4 Be 電子電精 5 B 0 6C 7N 算 4 9F h Ne
相 對 原 子 ( 加 t四元 氣體元米 長同位素的量數)
n Na 納 22.99 12 Mg 2431 13 A 9 14 Si isP e 16S 17 C 5.45 Ar 一
B MB vn MB 10 1B B
+2c 2co
9 K 09.10 20 Ca 21 Se 22 T 23 V 24 Cr 2s Mn 26 Fe 20( 20 Ni 29 Cu 30 Zu 31 Ga 32 Ge n A I Se Br biKr
7 Rh 3 57 1N 42Mu R R 50 Sn 118.7 1Sb 218 21 Xe
5 C 地 1329 56 Ba 鑭 137.3 惘系 72 H 73 74 W 75 Re 76O 77 Ir 78 Pt Au 80-H 81T 82 Pb 錯 2072 83 B 輔 2090 84 Pe 5 Ai
87 F 鈁 [2231 88 Ra A- 網系 04.Rf 285 105 Db 126 106 Sg 鎮* [274 107 Bb * [270] 08 Hs 2771 09 Mt 較* 2761 u0 Ds [281 n Rg e 280 112 Cn 1289] 13 N 飾 * 12841 114 FI 鐵* 1289 15 Me 2s] 116 L 2* 201 27 T 204
化學性質
制取SiO
新型無機非金屬材料
。
資料卡片 高純硅的制備 p22
焦炭
SiHCl
1800～2000℃
SiO +2c1800~2000- 2CO^+Si (含雜質的粗硅)
Si+3HCl300℃SiHCl +H
(純度高的多晶硅)
硅和二氧化硅的用途：
①高純硅廣泛用于信息技術和新能源技術等領域。
②SiO 用于生產光導纖維。
H
1100℃
HCl
300℃
高純硅
石英砂
粗硅
1 存在：巖石、沙土
2 應用：制玻璃、光導纖維等
3 結構：
正四面體，空間網狀
4 物理性質：熔點高，硬度大的固體
SiO 的性質
二氧化硅(SiO ) 酸性氧化物
水晶、瑪瑙、石英
高
→與堿性氧化物 (C aO、Na O 等) SiO +CaO =
與 HF (雕刻玻璃) SiO +4HF=SiF 個十2H 0
高溫
與 鹽 (Na CO 、CaCO 等 )SiO +CaCO ==C aSiO +CO 個
SiO 的性質
5 化學性質：很不活潑
高溫
→與非金屬(C) SiO +2C ==Si+2CO 個
與堿 (NaOH) SiO +2NaOH==Na SiO 十H O
新型材料 成分 性能
主要應用
碳化硅陶瓷 SiC(俗稱金剛砂) 硬度大、耐高溫、抗氧化
磨料、耐高溫結構材料、耐高 溫半導體材料
高溫結構陶瓷 碳化硅、氮化硅、金 屬氧化物 耐高溫、抗氧化、耐腐蝕
用于火箭發動機、汽車發動機 和高溫電極材料等
壓 電 陶 瓷 鈦酸鹽、鋯酸鹽等 能實現機械能和 電能的相互轉化
用于濾波器、揚聲器、超聲波 探傷器和點火器等
透 明 陶 瓷 氧化鋁、氧化釔等透 明陶瓷；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
用于高壓鈉燈、激光器、高溫 探測窗等
超 導 陶 瓷 — 臨界溫度下具有超導性
用于電力、交通、醫療等領域
新型無機非金屬材料 2、新型陶瓷 p23
概念 性能 用途
富勒烯 由碳原子構成的一 系列籠形分子的總 稱，如C 制碳納米材料
碳 納 米 管 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 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、復 合材料等方面的應 用研究在不斷深入
新型無機非金屬材料
3、碳納米材料 p23-24
HF雕刻玻璃 S70 十 = S0 個+2 H O
盛Na0 試 劑瓶不用磨口玻璃塞 S0, 十2 際 == Na SiO 十H O
新型陶瓷 高溫結構陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導陶瓷
新型無機非金屬材料
碳納米材料 富勒烯、碳納米管、石墨烯
硅和二氧化硅的用途：
①高純硅廣泛用于信息技術和新能源技 術等領域。(半導體材料、太陽能電池)
②SiO 用于生產光導纖維。
課 堂 小 結
硅酸鹽材料： 陶瓷、玻璃、水泥
SiO +2C 二0020002CO^+Si
S+3HCI CsiCl;+,
高純硅的制備
A. 硅在自然界中主要以單質形式存在
B. 硅是應用最廣泛的半導體材料
C. 高純度的硅可用于制造計算機芯片
D. 二氧化硅可用于生產玻璃
課 堂 練習
1.下列敘述錯誤的是( )。
2.下列物品或設施：
①陶瓷餐具②磚瓦③混凝土橋墩④門窗玻璃⑤水晶鏡片
⑥石英鐘⑦水晶項鏈⑧硅太陽能電池⑨光導纖維0計算機芯片
(1)使用了硅單質的是 (填序號，下同)。
(2)使用了二氧化硅的是 0
(3)使用了硅酸鹽材料的是 0
課 堂練習
1、光纖通訊是光作為信息的載體，讓光在光導纖維中傳輸，制造
光導纖維的基本原料是( C )
A、銅 B、鋼 C、石 英 D、鋁
2、除去二氧化硅固體中混有的CaCO 固體，方法正確的是( C ) A、加水，過濾 B、加熱
C、加鹽酸，過濾 D、加NaOH溶液，過濾
課 堂 練 習
3 、下列關于無機非金屬材料的說法中不正確的是( D )
A、傳統無機非金屬材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料
B、新型無機非金屬材料克服了傳統無機非金屬材料的缺點，具有極大強度 C、高溫結構材料具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、硬度大、耐磨損、密度小等優點 D、 傳統無機非金屬材料和新型無機非金屬材料的主要成分都是硅酸鹽
課 堂練習

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