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(共16张PPT)
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第3节　无机非金属材料
云南大学
这些建筑可能会用到哪些材料？
材料按照化学组成和特性分类
无机非金属材料
金属材料
高分子材料：
传统无机非金属材料
新型无机非金属材料
塑料、合成橡胶、合成纤维
陶瓷，玻璃，水泥
硅和SiO2，新型陶瓷，碳纳米材料
硅酸盐材料
硅酸盐的结构
结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体。
每个Si结合4个O， Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。
性质：硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。
共价键
1、陶瓷
陶瓷
原料
历史
应用
黏土 ( 含水的铝硅酸盐 )
青花瓷、唐三彩
China 瓷都
生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等
2.玻璃
原料：
应用：
纯碱、石灰石和石英砂
主要成分：
Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2
反应方程式：
SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑
SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑
水泥
原料
工业设备
黏土和石灰石
水泥回转窑
混凝土
水泥、沙子和碎石等与水混合
条件
高温煅烧
石膏(调节水泥硬化速率)
乌东德
二、新型非金属材料
满足科技发展的需要，应用于高端领域
1、硅
二
氧化物
硅酸盐
第三周期
第ⅣA族
硅 是一种亲氧元素，在自然界总是与氧相互结合
在自然界的存在 原子结构 示意图 周期表中位置
含量 存在形态 地壳中 居第____位 ________ ________ _________
_________
自然界无单质硅
自然界的硅：不存在单质硅
集成电路、芯片的基础材料、半导体材料、硅太阳能电池、光伏电站（光能直接转换为电能）、制合金硅钢等
硅的应用
【资料卡片】
高纯硅的制备
工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。
SiO2+2C ========= Si+2CO↑
1800~2000 ℃
Si+3HCl ===== SiHCl3+H2↑
300 ℃
SiHCl3+H2 ===== Si+3HCl
1100 ℃
沙子
石英砂
玛瑙
水晶
用途：做光导纤维
SiO2
SiO2 CO2
物理性质 无色或白色固体，熔点高、硬度大、不溶于水 无色无味气体，密度比空气大，能溶于水
化学性质 与水反应 不反应
与碱反应
与碳反应
特性
用途 沙子，石英砂，玛瑙，水晶，光导纤维
SiO2+2C ===== Si+2CO↑
高温
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O
CO2 + H2O H2CO3
CO2 (少量)+ 2NaOH = Na2CO3 + H2O
CO2 （过量）+NaOH = NaHCO3
CO2+C ====== 2CO
高温
SiO2 + 4HF== SiF4 ↑+2H2O
保存NaOH溶液的试剂瓶用橡胶塞而不用玻璃塞
only氢氟酸能腐蚀玻璃
判断正误：
(1)制造玻璃的原料有石灰石、黏土、石英。（ ）
(2)硅在自然界中只以化合态的形式存在(　　)
(3)硅酸盐中，硅、氧原子之间以离子键结合。（ ）
(4)晶体硅熔点高、硬度大，故可用于制作半导体材料(　　)
(5)SiO2可以导电，故可用于制造光导纤维(　　)
(6)非金属性：C＞Si，则热稳定性：CH4＞SiH4(　　)
(7)SiO2是酸性氧化物，可溶于强碱NaOH，不溶于任何酸(　　)
(8)氢氟酸保存在玻璃瓶中（ ）
(9)水玻璃属于电解质。(　　)
(10)SiO2既能与碱反应，又能与氢氟酸反应，那么SiO2是 两性氧化物。（ ）
(11)硅酸的酸性比碳酸弱。（ ）
(12)将纳米材料分散在塑料中，制成的复合材料属于胶体。（ ）
(13)SiO2能与水反应生成硅酸。（ ）
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