第三節無機非金屬材料材料按照化學組成和特性來分：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、合成纖維無機非金屬材料含有元素硅、氧等元素性能耐高溫、抗腐蝕、硬度高特殊的光學、電學等性能其中傳統無機非金屬材料多為________材料，通常包括___________________三種硅酸鹽陶瓷、玻璃和水泥你知道這些地標性建筑用到了哪些材料嗎？一、傳統無機非金屬材料——硅酸鹽材料1.在硅酸鹽中，Si和O構成了硅氧四面體結構2.

硅氧四面體結構的特殊性，決定了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、耐腐蝕特點。硅酸鹽的結構：1.陶

瓷黏土

(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)高溫燒結而成抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣生產建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛生潔具等

(人類最早使用的硅酸鹽產品)主要原料反應原理特

點應

用2、玻璃玻璃成分原料Na2SiO3、CaSiO3、SiO2純堿、石灰石和石英砂SiO2

SiO2

+

Na2CO3

Na2SiO3

+

CO2↑

SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑高溫高溫設備玻璃窯———————————————————————應

用生產建筑材料、光學儀器和各種器皿、還可制造玻璃纖維用于高強度復合材料等。3.水

泥黏土

、石灰石主要原料反應原理特

點應

用水泥回轉窯中煅燒，發生復雜的物理和化學變化加適量石膏可調節水泥硬化速率具有水硬性（與水摻和攪拌并靜置后，很容易凝固變硬）水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程二、新型非金屬材料1、硅硅元素：Si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族硅是一種親氧元素，在自然界總是與氧相互結合自然界的硅：______單質硅不存在硅的化學性質在常溫下只能與氟氣(F2)、HF、氫氧化鈉反應，加熱時能與氧氣、氯氣反應。①穩定性：常溫下三反應Si+2F2==SiF4Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑Si+4HF==SiF4↑+2H2↑(與唯一酸反應)②還原性：加熱(高溫)三反應加熱Si+Cl2==SiCl4加熱Si+O2==SiO2高溫Si+C==SiC(金剛砂)硅的用途硅晶片用于生產芯片硅元素處于金屬與非金屬的過渡位置，硅單質的導電性介于導體和絕緣體之間，是應用最廣泛的半導體材料。晶體硅中的雜質會影響其導電性能，因此必須制備高純度的硅。工業上用焦炭還原石英砂可制得含有少量雜質的粗硅SiO2+2C==Si+2CO↑(粗硅)高溫該反應不能說明C的還原性強于Si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。①

SiO2+2CSi+2CO↑18000C~20000C②

Si+3HClSiHCl3+H23000C③

SiHCl3+H2Si+3HCl11000C價值5元的沙子價值5000元的芯片點沙成金

由二氧化硅制高純硅的流程如下，下列說法中錯誤的是

A．①②③均屬于氧化還原反應

B．H2和HCl均可循環利用

C．SiO2是一種堅硬難熔的固體

D．X為CO2D2、二氧化硅沙子石英砂瑪瑙水晶SiO2思考與交流物理性質

化學穩定性

?硬度?熔點?水溶性大高不溶于水穩定?根據SiO2的存在，請分析以下問題：SiO2具有哪些物理性質？化學穩定性如何？二氧化硅的化學性質________氧化物?與堿反應SiO2+2NaOH有粘性?實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡

皮塞而不用玻璃塞，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。=Na2SiO3+H2O（提示：玻璃中含有SiO2）酸性組織建設你知道玻璃上的圖案是如何刻上去的嗎？二氧化硅的化學性質特性

?與氫氟酸(唯一的酸)反應SiO2+4HF

常用于刻蝕玻璃?氫氟酸能保存在玻璃瓶中嗎？思考不能，應保存在塑料瓶中。＝SiF4↑+2H2O思考?SiO2既能與堿反應，又能與氫氟酸反應，那么SiO2是

兩性氧化物嗎?不是，SiO2雖然能與氫氟酸發生反應，但是生成的SiF4不是鹽。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特性：SiO2

可與氫氟酸（HF）反應SiO2+4HFSiF4↑+2H2O總結：硅酸鈉

Na2SiO3物理性質白色可溶于水的粉末狀固體，水溶液俗稱水玻璃，是一種礦物膠，有很強的黏合性。化學性質與酸反應：Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓①黏合劑

②耐火阻燃劑；用途Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓硅酸鈉水溶液久置在空氣中會出現白色渾濁是一種很弱的酸，酸性比碳酸還弱，是一種白色膠狀沉淀；不穩定，受熱易分解。H2SiO3H2O+SiO2

如何制備硅酸？已知：酸性：鹽酸>碳酸>硅酸強酸制弱酸Na2SiO3+H2O+CO2Na2CO3+H2SiO3↓Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓硅酸

H2SiO3高中化學唯一難溶性酸二氧化硅可用來生產光導纖維。光導纖維石英坩堝玻璃儀器精美瓷器（通信）二氧化硅用途光導纖維的通信容量大，抗干擾性能好，傳輸的信號不易衰減，能有效提高通訊效率。

下列關于二氧化硅的敘述正確的是（）A．SiO2能與水反應生成硅酸

B．SiO2與CO2的結構相同

C．SiO2用于太陽能電池

D．SiO2與氫氧化鈉反應生成的鹽，因此儲存在帶橡

膠塞的試劑瓶中D知識鞏固課堂練習2.下列關于硅酸的說法正確的是（）A．硅酸可以通過

SiO2

和

H2O

化合反應直接制得

B．可用反應

Na2SiO3+2HCl

=2NaCl+H2SiO3↓

制取硅酸C．因為硅酸難溶于水，所以它不能與NaOH溶液反應

D．干燥劑“硅膠”的主要成分是硅酸鈉B課堂練習3、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。耐高溫結構材料和耐高溫半導體材料。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

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

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深入。石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨，其獨特的結構使其電阻率低、熱導率高，具有很高的強度。硅酸鹽組成表示硅酸鈉（Na2SiO3)鎂橄欖石（Mg2SiO4）鈣沸石Ca(Al2Si3O10)·3H2O活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2ONa2O

·SiO22MgO

·SiO2CaO

·Al2O3·3Si