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的分類金屬材料材料無機非金屬材料有機高分子材料復合材料傳統無機非金屬材料新型無機非金屬材料(以硅酸鹽材料為主)1.三大傳統硅酸鹽材料：陶瓷、玻璃、水泥玻璃水泥陶瓷

一、傳統無機非金屬材料-硅酸鹽材料陶瓷陶瓷是以黏土（主要成分為含水的鋁硅酸鹽）為主要原料，經高溫燒結而成的。普通玻璃的主要成分為Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。它是以純堿、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）為原料。玻璃反應原理：SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑有色玻璃鋼化玻璃加入不同的金屬氧化物普通玻璃加熱近熔化再急速冷卻主要原料：黏土和石灰石（石膏）生產設備：水泥回轉窯用途：水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土三峽大壩水泥無機非金屬材料硅酸鹽產品陶瓷水泥玻璃陶瓷：原料——黏土玻璃：原料——純堿、石灰石和石英；水泥：原料——黏土和石灰石；加適量石膏；【歸納】硅酸鹽產品：陶瓷、玻璃、水泥①概念：由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱；2.硅酸鹽的組成、結構和性質：③性質：大多數難溶于水，可溶性硅酸鹽如Na2SiO3，K2SiO3等。硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質穩定、耐腐蝕等特點。②結構：在硅酸鹽中硅原子和氧原子構成了硅氧四面體

硅在自然界中只有化合態，主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在。硅酸鹽礦石水晶、石英（SiO2）瑪瑙（SiO2）二、新型無機非金屬材料巖石沙子土壤1.硅硅元素含量僅此于氧，位于元素周期表第三周期、第ⅣA族。單質硅是灰黑色具有金屬光澤的固體。Si+14842主要形成四價的化合物(1)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硅太陽能電池半導體材料硅芯片第三周期、第IVA族，處于金屬和非金屬的過渡位置【思考】根據元素周期表中硅的位置，為什么硅能成為應用最為廣泛的半導體材料？(2)硅的制備SiO2+2C==Si+2CO↑高溫Si+3HCl==SiHCl3+H2300℃SiHCl3+H2==Si+3HCl（高純硅）高溫

第一步：制粗硅

第二步：粗硅提純(3)化學性質a.常溫下，化學性質穩定Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑b.與強堿反應c.加熱時能與某些非金屬單質反應水晶瑪瑙石英沙子生活中的二氧化硅(1)物理性質：難溶于水，熔點高，硬度大，不導電SiO2是原子晶體；硬度大、熔點高是原子晶體的特點1mol二氧化硅中含4molSi-O鍵2.二氧化硅SiO2(2)結構:

a.酸性氧化物

①與堿溶液反應：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

②與堿性氧化物反應：SiO2+CaOCaSiO3

③與某些鹽反應：

(2)SiO2的化學性質SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑制玻璃【注意】①Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃，具有黏結力強、耐高溫等特性，

可以用作黏合劑和防火劑。

②酸性：碳酸>硅酸SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O——唯一能與SiO2反應的酸用途：刻蝕玻璃(2)SiO2的化學性質b.特性：與HF反應

【思考】某同學根據SiO2既可與堿反應,也能與氫氟酸反應推斷SiO2為兩性氧化物.是否正確?不正確，SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O

光導纖維(3)SiO2的用途石英坩堝（SiO2）沙子作建材裝飾品3.新型陶瓷高溫陶瓷壓電陶瓷透明陶瓷碳化硅（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。超導陶瓷富勒烯C60石墨烯碳納米管（單壁）碳納米管（多壁）4.碳納米材料：碳單質的同素異形體1.下列有關無機非金屬材料的說法錯誤的是（

）A.氮化硅陶瓷是一種新型無機非金屬材料，其化學式為Si3N4B.碳化硅（SiC）的硬度大，熔點高，可制作耐高溫軸承C.富勒烯C60是一種新型化合物D.超導陶瓷在某一臨界溫度下電阻為零，可用于磁懸浮技術C2.利用“強酸制弱酸”原理可用來設計酸性強弱比較的實驗，如比較HCl、H2CO3、H2SiO3酸性強弱：（1）分液漏斗所盛試劑是稀鹽酸，錐形瓶所盛試劑是______________，裝置A中反應的化學方程式是_____________________________________________。（2）裝置B所盛試劑是飽和NaHCO3溶液，其作用是：_____________________________________。（3）裝置C所盛試劑是_____________，C中反應的離子方程式是___________________________________。（4）結論：HCl、H2CO3、H2SiO3酸性強弱：________＞________＞________。

能否說明非金屬性：Cl>