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1、第五章 化工生产中的重要非金属元素第 3 节 无机非金属材料学习目标：1、了解并掌握硅、二氧化硅的性质，了解二者在生产、生活中的应用。2、根据无机非金属材料在生产、生活中的应用来研究材料的性能及应用，认识到材料对生产、 生活的影响。、 硅酸盐材料1、无机非金属材料含有无素硅*舗、碳等元素2、传统无机非金属材料：r日常生活应用信息领域-新能源领域应用靛空，航天领域性能L耐高温“抗腐蚀，硬度高丄特殊的遛学.电堂等性能无机 非金属材料资料卡片】硅酸盐的结构在硅酸盐中，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
2、为两个四面体所共有，与2个Si 相结合。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。厂原料 .反应条件高温烧结 陶瓷/历史青花瓷、唐三彩China瓮都I应用生产建筑材料、绝缘材料、日用器AL卫生洁具等厂原料 *工业设备玻璃窑玻璃| 主要成分.应用生产建筑材料、光学仪器、各种器nn, 制造玻璃纤维用于高强度臺合材料等【思考与交流】 普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理 变化和化学变化而制得。你能写出发生反应的化学方程式吗?方程式：。方程式：。f原料o工业设备水泥回转窑水泥 条件高温锻烧石膏的
3、作用调节水泥硬化速率I尿疑土水泥、沙子和碎石等与水混合二、 新型无机非金属材料1. 硅和二氧化硅(1) 硅元素的存在与结构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(2)硅的应用：，集成电路、晶体管、硅整流器、等硅的工业制取资料卡片】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。(4) 二氧化硅二氧化硅可用来生产。光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通信效率。2.新型陶瓷碳化硅结构和过共价键连接结构材料耐高温材料眉二占耐淤砒的吐忙牡固住仙
4、章【科学技术社会】性能硬度大砂抵和砂轮的磨料高温抗氧化.性育E高温结构陶瓷：一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、 抗氧化、耐磨蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发 动机和高温电极材料等。压电陶瓷：主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化，可用于滤波器、扬声 器、超声波探伤器和点火器等。透明陶瓷：主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷 具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好，可用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等。超导陶瓷：在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，用于电力、交通、医疗等领域
5、3. 碳纳米材料碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括、等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。富勒烯是由O C60的发现为纳米科学提供了重要的研究对象，开启了碳纳米材料研究和应用的新时代。碳纳米管O碳纳米管的比表面积fl 5-29 JllCmfc-J.ftW %*旳大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等。石墨烯。作 为一种具有优异性能的新型材料，石墨烯在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用 研究正在不断深入。【课堂练习】1.下叙述错误的是（）A 在自然界中主要以单质形式存在B 硅是应用最广泛的半导体材料C. 高纯度
6、的硅可用于计算机芯片D. 二氧化硅可用于生产玻璃2. 下列关于二氧化硅的叙述正确的是（ ）A. SiO2能与水反应生成硅酸B. SiO2与CO2的结构相同C. SiO2用于太阳能电池D. SiO2与氢氧化钠反应生成的盐储存在带橡胶塞的试剂瓶中3. 能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（ ）A. CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水B. CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C. 高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D. CO2是气体，而SiO2是固体4下列物品或设施陶瓷餐具砖瓦混凝土桥墩门窗玻璃水晶镜片石英钟水晶 项链 硅太阳能电池 光导纤维 计算机芯片（1）使用了砫单质的是 （填序号，下
7、同）。2）用了二氧化硅的是3）使用了硅酸盐材料是5. 材料与生活、生产息息相关，目前使用的材料主要有：金属材料、传统无机非金属材料、新型无 机非金属材料、高分子材料、复合材料等。（1）硅酸盐材料是重要的传统无机非金尾材料，也是日常生活、交通工具、建筑行业等不可缺少的 材料之一。下列不属于硅酸盐产品的是（填写序号）。光导纤维 水泥 玻璃 陶瓷（2） 玻璃是重要的建筑和装饰材料，玻璃属于（填“纯净物”或“混合物”）。有些玻璃的 花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中的二氧化硅的腐蚀作用而制成的，写出该反应的化学方程式。（3）氮化硅是一种高温陶瓷材料，它的硬度大、熔点高，化学性质稳定。工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1300C反应获得氮化硅，该反应属于化学反应基本类型中的反应；已知氮化硅中硅元素的化合价为+4价，则氮化硅的化学式为。6. 盛装氢氧化钠的试剂瓶能否用玻璃塞， ，原因是（用方程式表示）
