2019-2020学年新教材高中化学 第五章 化工生产中的重要非金属元素 第三节 无机非金属材料课件

第三节无机非金属材料[新教材内容有哪些][新课程标准是什么]1.了解几种重要硅酸盐材料：水泥、陶瓷、玻璃的生产简单原理及用途。2.能知道硅的制备过程及硅、二氧化硅的用途。3.能对新型无机非金属材料有大致印象，知道它们在现代社会、现代科技中的重要作用。[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．硅酸盐的结构、性质、用途(1)结构：在硅酸盐中硅原子和氧原子构成了硅氧______，如图所示，四面体通过顶角的氧彼此相连，每个氧原子为_____个四面体所共有。四面体两(2)性质：结构决定性质，硅酸盐的特殊结构决定了多数硅酸盐具有硬度___、熔点___、____溶于水、化学性质、耐腐蚀等特点。(3)用途：性质决定用途，硅酸盐的性质决定了硅酸盐作为一类优良的材料得到广泛应用。作为传统无机非金属材料主角的三大硅酸盐材料：、、。稳定水泥玻璃陶瓷高高难2．三种常见的硅酸盐材料比较产品原料主要设备主要成分陶瓷________——玻璃_____、_______、石英砂玻璃窑_______________水泥_______________________—黏土纯碱石灰石Na2SiO3、CaSiO3、SiO2黏土、石灰石水泥回转窑[落实新知能]1．玻璃、水泥、陶瓷等均为混合物。2．生产水泥与陶瓷的共同原料是黏土，生产水泥与玻璃的共同原料是石灰石。3．生产玻璃涉及的两个主要化学反应：Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑、CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑。[演练新学考]1．“九秋风露越窑开，夺得千峰翠色来”是赞誉越窑秘色青瓷的诗句，描绘我国古代精美的青瓷工艺品。玻璃、水泥和陶瓷均为硅酸盐制品，下列有关说法中正确的是()A．玻璃是人类最早使用的硅酸盐制品B．制水泥的原料为纯碱、石灰石和石英砂C．硅酸盐制品的性质稳定、熔点较高D．沙子和黏土的主要成分均为硅酸盐解析：陶瓷是人类最早使用的硅酸盐制品，A项错误；纯碱、石灰石和石英砂是制玻璃的原料，而制水泥的原料是黏土和石灰石，B项错误；硅酸盐制品性质稳定、熔点高，C项正确；沙子的主要成分是SiO2，黏土的主要成分是硅酸盐，D项错误。答案：C2．含硅物质在生产生活中应用广泛，下列有关硅酸盐材料的叙述不正确的是()A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料B．烧结黏土制陶瓷，不涉及化学反应C．普通水泥的主要成分是硅酸盐D．制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英砂解析：烧结黏土制陶瓷的过程包含复杂的物理、化学变化，B项错误。答案：B[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．存在硅在自然界主要以和的形式存在。2．用途(1)硅：其单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的，可以制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。(2)二氧化硅：可用来生产。硅酸盐氧化物半导体材料光导纤维3．粗硅的制备自然界中没有游离态的硅单质，可由硅的氧化物与焦炭反应制备粗硅，反应的化学方程式为：_________________________，粗硅经过化学方法进一步提纯即可获得高纯硅。SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑[落实新知能]1．注意区分硅和二氧化硅的用途(1)硅作半导体材料，利用的是其导电性，其传导的是电。(2)二氧化硅作光导纤维，利用的是其传导信号几乎不减弱的优异性能，其传导的是光或信号。2．高纯硅的制备原理其中涉及的主要化学反应：SiO2＋2C==============1800～2000℃Si＋2CO↑Si＋3HCl========300℃SiHCl3＋H2SiHCl3＋H2========1100℃Si＋3HCl[注意]碳和二氧化硅反应时，碳被氧化只能生成一氧化碳。3．二氧化硅的化学性质(1)具有酸性氧化物的通性，能与碱反应：SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O，生成的硅酸钠是一种矿物胶，所以不能用带磨砂玻璃塞的玻璃瓶盛放碱液。(2)能被氢氟酸腐蚀，用于雕刻玻璃：SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O。(3)高温下能与碳酸钠、碳酸钙反应生产玻璃。[注意]二氧化硅不溶于水，也不与水反应。[演练新学考]1．硅被誉为无机非金属材料的主角，下列物品用到硅单质的是()A．陶瓷餐具B．石英钟表C．计算机芯片D．光导纤维答案：C2．单晶硅是制作电子集成电路的基础材料，其功能远比我们想象的要大得多，这对硅的纯度要求很高。用化学方法可制得高纯度硅，其化学方程式为①SiO2＋2C=====高温电炉Si＋2CO↑②Si＋2Cl2=====△SiCl4③SiCl4＋2H2=====高温Si＋4HCl下列对上述三个反应的叙述中，错误的是()A．①③为置换反应B．②为化合反应C．①②③均为氧化还原反应D．三个反应的反应物中硅元素均被还原解析：反应①③中硅元素被还原，反应②中硅元素被氧化，D错误。答案：D3．指出下列反应中SiO2所表现的化学性质或作用，在A～D选项中选择正确答案填入括号内。(1)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O()(2)Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑()(3)SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑()(4)SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O()A．常应用于刻蚀玻璃B．氧化性C．酸性氧化物的通性D．将挥发性酸酐从其盐中置换出来答案：(1)C(2)D(3)B(4)A[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．新型陶瓷(1)主要特性：在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。(2)举例：如陶瓷，硬度大，可用作的磨料，具有优异的性能，用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。碳化硅砂纸和砂轮高温抗氧化2．碳纳米材料(1)富勒烯①主要特性由碳原子构成的的总称，性质稳定。②用途为纳米科学提供重要的研究对象，用C60作车轮的“纳米汽车”。笼形分子(2)碳纳米管①主要特性比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能。②用途生产复合材料、电池和传感器等。(3)石墨烯①主要特性电阻率低、热导率高、强度高。②用途广泛应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等。[演练新学考]1．近年来科学家制造出大量的新物质，对下列三种物质的相关说法错误的是()石墨烯：从石墨中分离出来，是最薄、最坚硬的纳米材料石墨炔：平面网状结构的全碳分子，具有优良的化学稳定性碳纳米管：具有优良的场发射性能，制作阴极显像管、储氢材料A．石墨烯具有良好的导电性B．上述三种物质与金刚石互为同素异形体C．石墨炔孔径略大于H2分子的直径，可作H2的提纯薄膜D．上述三种物质与浓硫酸都能发生反应，但反应产物不同解析：石墨烯是从石墨中分离出来的，是良好的导体材料，A正确；三者均为单质且由同种元素组成的，互为同素异形体，B正确；碳原子半径大于氢原子，则石墨炔孔径大于H2分子的直径，可容纳H2分子，可作H2的提纯薄膜，C正确；碳与浓硫酸反应产物为CO2和SO2，故其产物相同，D错误。答案：D2．我国已研制出了一种陶瓷柴油机，这种柴油机的发动机部件的受热面是用一种耐热且不易传热的材料来制造的，这种材料是()A．普通硅酸盐陶瓷B．氮化硅陶瓷C．光导纤维D．玻璃钢解析：A项，普通硅酸盐陶瓷能导热，不能用于制陶瓷柴油机，错误；B项，无冷却式陶瓷发动机选用的材料是氮化硅陶瓷，正确；C项，光导纤维用于传输信息，不能用于制陶瓷柴油机，错误；D项，玻璃钢是一种复合材料，常用于汽车车身等，错误。答案：B