第三節無機非金屬材料課程學習目標認識新型非金屬材料的應用3認識硅和二氧化硅的性質及應用2認識傳統無機非金屬材料的原料、成分和應用1導入這些地標建筑可能會用到哪些材料，列舉一下。新課展示材料是人類賴以生存和發展的物質基礎。金屬材料非金屬材料無機非金屬材料金屬材料高分子材料：傳統無機非金屬材料新型無機非金屬材料塑料、合成橡膠、合成纖維陶瓷，玻璃，水泥硅和SiO2，新型陶瓷，碳納米材料非金屬材料傳統非金屬材料新型非金屬材料非金屬材料1、性能和優點具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高等特點，以及特殊的光學、電學等性能。2、分類一、傳統非金屬材料傳統非金屬材料多為硅酸鹽材料，包括陶瓷、玻璃、水泥三大類。硅酸鹽的結構硅氧四面體結構決定了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。1、陶瓷陶瓷原料歷史應用黏土

(含水的鋁硅酸鹽)青花瓷、唐三彩China瓷都

生產建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛生潔具等2、玻璃玻璃成分原料應用Na2SiO3、CaSiO3、SiO2純堿、石灰石和石英砂生產建筑材料、光學儀器、制造玻璃纖維用于高強度復合材料等SiO2玻璃的生產以純堿、石灰石和石英砂為原料，經混合、粉碎，在玻璃窯中熔融，發生復雜的物理和化學變化而制得的。SiO2

+

Na2CO3

Na2SiO3

+

CO2↑SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑高溫高溫硅酸鈣硅酸鈉硅酸鈉(Na2SiO3)

白色固體，具有黏合性，可溶于水。是制備硅膠和木材防火劑等的原料。Na2SiO3水溶液俗稱：

水玻璃Na2SiO3不同性能的玻璃3、水泥黏土石灰石水泥原料應用條件高溫煅燒制作混凝土、大量用于建筑和水利工程。石膏的作用：調節水泥硬化速率水泥、沙子、碎石和水二、新型非金屬材料滿足科技發展的需要，應用于高端領域1、硅在自然界的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________________

__________________二氧化物硅酸鹽第三周期第ⅣA族1、硅硅是一種親氧元素，在自然界總是與氧相互結合以化合態存在單質的導電性：介于導體與絕緣體之間處于金屬與非金屬的過渡位置自然界的硅：不存在單質硅高純硅的制備工業上制備高純硅，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。①

SiO2+2CSi+2CO↑18000C~20000C②

Si+3HClSiHCl3+H23000C③

SiHCl3+H2Si+3HCl11000C硅的用途半導體材料硅晶片用于生產芯片二氧化硅的性質純凈的二氧化硅晶體，是一種堅硬、脆、不溶于水的無色透明的固體一、物理性質二、化學性質SiO2

屬于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性①SiO2

不溶于水，不與水反應②SiO2

可與堿性氧化物反應SiO2+CaO

CaSiO3高溫③SiO2

可與強堿反應SiO2

+2NaOH

Na2SiO3

+H2O有粘性?實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡膠塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎?思考玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應生成有粘性的Na2SiO3，使瓶塞與瓶口粘在一起而難以打開。（提示：玻璃中含有SiO2）你知道玻璃上的圖案是如何刻上去的嗎？與氫氟酸HF反應——常用于雕刻玻璃

SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O特性：?氫氟酸能保存在玻璃瓶中嗎？思考不能，應保存在塑料瓶中。光導纖維石英坩堝瑪瑙水晶SiO2的用途建筑材料玻璃沙子光導纖維難溶于水溶解度很小，是一種弱酸，酸性弱于碳酸，不能使指示劑變色——硅酸(H2SiO3)1、物理性質【拓展】硅膠用途：做干燥劑——硅酸(H2SiO3)2、化學性質【拓展】3、制備不穩定性H2SiO3

=SiO2+H2O▲原理：強酸制弱酸Na2SiO3+2HCl=H2SiO3

(膠體)+2NaClNa2SiO3+CO2+H2O=

H2SiO3(膠體)+Na2CO33、新型陶瓷

碳化硅（SiC）俗稱金剛砂，其中的碳原子和硅原子通過共價鍵連接，具有類似金剛石的結構，硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料。高溫結構陶瓷透明陶瓷壓電陶瓷超導陶瓷新型陶瓷

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。4、碳納米材料——富勒烯碳納米材料

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。富勒烯是由碳原子構成的一系列籠形分子的總稱。——碳納米管碳納米材料

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。——石墨烯碳納米材料

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