第五章

化工生產中的重要非金屬元素第三節

無機非金屬材料材料是人類賴以生存和發展的物質基礎，人類使用材料除了金屬材料，還有無機非金屬材料等。許多無機非金屬材料（如水泥、玻璃、陶瓷）含有硅、氧等元素，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。材料包括：金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料、復合材料無機非金屬材料包括：傳統無機非金屬材料(以硅酸鹽材料為主，如玻璃、陶瓷、水泥)和新型無機非金屬材料一、傳統的無機非金屬材料--硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質穩定、耐腐蝕等特點硅氧四面體結構閱讀課本P20-21完成下列表格陶瓷：黏土

陶瓷窯

生產建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛生潔具等玻璃：純堿、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）普通玻璃Na2SiO3、CaSiO3和SiO2

玻璃窯生產建筑材料、光學儀器和各種器皿，制造玻璃纖維用于高強度復合材料水泥：黏土和石灰石

水泥回轉窯

大量用于建筑和水利工程二、新型的無機非金屬材料1.硅和二氧化硅Si第三周期、第IVA族，處于金屬和非金屬的過渡位置Si導電性介于導體和絕緣體之間,是良好的半導體材料,硅是信息技術的關鍵材料硅在自然界中的存在形式硅都以化合態存在于自然界，主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在。閱讀課本P22了解高純硅的制備根據流程圖寫出涉及的主要化學反應從沙灘到用戶硅單質的化學性質常溫下，硅的化學性質不活潑，除氫氟酸、氟氣、強堿外不跟其他物質反應。與非金屬單質反應：Si+2F2=SiF4

Si+2Cl2=SiCl4

Si+O2=SiO2與氫氟酸反應：Si+4HF=SiF4↑+2H2↑與強堿溶液反應：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑硅的用途：Si導電性介于導體和半導體之間，是良好的半導體材料，硅是信息技術的關鍵材料。課堂練習

課本25

T3

T43、氫氟酸是HF的水溶液，可與SiO2發生反應生成SiF4和H2O。請寫出該反應的化學方程式。SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O

HF能腐蝕玻璃，因此，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶4、

SiO2是一種酸性氧化物，能與強堿溶液反應。例如，

SiO2與NaOH反應可生成Na2SiO3寫出相關反應的化學方程式。SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O思考：實驗室盛NaOH溶液的試劑瓶為什么用橡膠塞不用玻璃塞？NaOH溶液能與玻璃中的SiO2反應生成

Na2SiO3，硅酸鈉水溶液有粘性，使瓶塞部分粘結而無法打開。因此盛裝NaOH溶液的試劑瓶不能用玻璃塞而要用橡膠塞。SiO2

＋

2NaOH=Na2SiO3

＋H2O思考：

不是，二氧化硅和其他酸不反應，只能與HF酸反應，且生成的SiF4不是鹽思考：陶瓷和石英的主要成分都含有SiO2，SiO2能與NaOH反應，使得坩堝受損。思考：SiO2不溶于水，又不與水反應，硅酸可以讓SiO2和水反應制得嗎？Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3↓

Na2SiO3寫成氧化物形式：Na2O?SiO2

K(Al3Si3O10)(OH)2寫成氧化物形式：K2O·

3Al2O3·

6SiO2·

2H2O二氧化硅的用途：玻璃儀器

光導纖維

石英坩堝

水晶、瑪瑙飾品2.新型陶瓷

碳化硅（SiC）俗稱金剛砂，硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料，還具有優異的高溫抗氧化性能，可以用作耐高溫結構材料、耐高溫半導體材料等。閱讀課本P24科學.技術.社會壓電陶瓷

透明陶瓷

高溫結構陶瓷

超導陶瓷3.碳納米材料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。富勒烯之一C60

石墨烯

碳納米管

注：碳納米材料(富勒烯、石墨烯等)、金剛石、石墨都是碳的同素異形體。課堂練習碳納米管、石墨烯、C60等新型碳材料具有廣闊的應用前景。下列說法正確的是?(C)A.碳納米管屬于膠體B.石墨烯屬于有機化合物C.C60與金剛石互為同素異形體D.均具有相同的熔點課堂達標1．玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關說法中正確的是(C)A．玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品B．制水泥的原料為純堿、石灰石和石英砂C．硅酸鹽制品的性質穩定、熔點較高D．沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽

2、下列關于無機非金屬材料的說法中正確的是(C)A.傳統無機非金屬材料是指:光導纖維、玻璃、水泥、陶瓷等硅酸鹽材料B.新型無機非金屬材料雖然克服了傳統無機非金屬材料的缺點,但強度比較差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3.

材料與生活、生產息息相關，目前使用的材料主要有：金屬材料、傳統無機非金屬材料、新型無機非金屬材料、高分子材料、復合材料等。（1）硅酸鹽材料是重要的傳統無機非金尾材料，也是日常生活、交通工具、建筑行業等不可缺少的材料之一。下列不屬于硅酸鹽產品的是①

(填寫序號)①光導纖維②水泥

③玻璃

④陶瓷（2）玻璃是重要的建筑和裝飾材料，玻璃屬于混合物(填“純凈物”或“混合物”)。有些玻璃的花紋是利用氫氟酸對普通玻璃中的二氧化硅的腐蝕作用而制成的，寫出該反應的化學方程式

。（3）氮化硅是一種高溫陶瓷材料，它的硬度大