无机非金属材料\n学习目标1.认识传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途，知道普通玻璃的主要成分2.了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料等新型无机非金属材料的性能和用途3.了解无机非金属材料在结构、性质上的共性\n一、传统硅酸盐材料陶瓷玻璃水泥\n一、传统硅酸盐材料名称性能陶瓷熔点高、硬度大、耐腐蚀、性质稳定玻璃透光性好、硬度大、无固定熔点水泥遇水逐渐变硬、硬化后性质稳定\n（一）陶瓷原料：黏土（含水的铝硅酸盐）陶瓷制品高温烧结一、传统硅酸盐材料\n（二）玻璃原料：碳酸钠(Na2CO3)碳酸钙(CaCO3)二氧化硅(SiO2)玻璃主要成分：硅酸钠(Na2SiO3)硅酸钙(CaSiO3)二氧化硅(SiO2)高温反应一、传统硅酸盐材料高温反应后的熔融状态的玻璃\n加入适量金属氧化物或盐可得到有色玻璃掺有氧化亚铜的红色玻璃掺有偏铝酸钴的蓝色钴玻璃（二）玻璃一、传统硅酸盐材料\n（三）水泥原料：黏土、石灰石一、传统硅酸盐材料水泥（硬化前）水泥（硬化后）遇水硬化\n水泥被广泛应用在大型建筑中三峡大坝工程港珠澳大桥\n硅酸盐材料的共性硅酸盐中含有硅氧四面体结构，使得硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点\n二、新型无机非金属材料（一）高纯硅的制备硅元素处在第三周期IVA族，位于金属与非金属分界线处，故能作为半导体材料，被广泛用于芯片、光学电池等领域。\n芯片荒的大环境下，国产芯片更应崛起中国智造的“中国芯”\n二、新型无机非金属材料（一）高纯硅的制备：硅元素在自然界的存在形式：硅酸盐（大多数矿物）、二氧化硅（水晶、玛瑙等）。高岭石（硅酸盐）水晶（二氧化硅）地壳元素含量\n二、新型无机非金属材料（一）高纯硅的制备：利用焦炭将二氧化硅还原得到粗硅，再进一步提纯得到高纯硅。\n二、新型无机非金属材料（二）二氧化硅自然界的石英、水晶、玛瑙、沙子的主要成分均为二氧化硅。\n二、新型无机非金属材料（二）二氧化硅人工制备的二氧化硅可用于生产光导纤维，被广泛用于通信领域。\n二、新型无机非金属材料（三）新型陶瓷新型陶瓷不再局限于硅酸盐体系。例如，俗称金刚砂的碳化硅（SiC），可用作砂纸、砂轮、耐高温轴承等。\n二、新型无机非金属材料（三）新型陶瓷还包括高温结构陶瓷（如氮化硅）、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷等。用于返回舱的高温结构陶瓷用于磁悬浮技术的超导陶瓷\n二、新型无机非金属材料（四）碳纳米材料（均为碳单质）富勒烯石墨烯碳纳米管\n二、新型无机非金属材料（四）碳纳米材料富勒烯的代表物是C60（也称足球烯）。用富勒烯制造的纳米小车有望于用于靶向药物的运输。\n二、新型无机非金属材料2018年，来自全球6个国家地区的科研团队，用各自合成的纳米小车在扫描电镜的驱动下，在金箔制作的赛道上进行比赛，看谁最快能跑完100nm。\n参加比赛的形态各异的纳米小车\n二、新型无机非金属材料（四）碳纳米材料石墨烯是单层石墨，具有良好的导热、导电性。可用作电池、超级电容器、光电器件、复合材料等。\n二、新型无机非金属材料（四）碳纳米材料碳纳米管可看作石墨片层卷起的管状物，具有高强度和优秀的电学性能。\n本课内容梳理三、本课小结（一）传统硅酸盐材料包括：陶瓷，玻璃，水泥（二）新型无机非金属材料包括：硅，二氧化硅，新型陶瓷（碳化硅、氮化硅等），碳纳米材料（富勒烯、石墨烯、碳纳米管）等（三）利用二氧化硅与焦炭可以制备高纯度的硅单质，硅单质是常见的半导体和光学电池材料。二氧化硅则可以制作光导纤维。\n1.由二氧化硅制高纯硅的流程如下，下列说法中错误的是（）A．①②③均属于氧化还原反应B．H2和HCl均可循环利用C．SiO2是一种坚硬难熔的固体D．X为CO2D\n2.SiO2是一种酸性氧化物，能与强碱反应。例如能与NaOH反应生成硅酸钠。硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强的、耐高温等特性，可用作黏合剂和防火剂。试结合方程式解释，实验室盛放碱溶液的试剂瓶不能使用玻璃塞的原因。SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，生成的硅酸钠黏结力强，黏住试剂瓶塞。故碱性溶液应使用橡胶塞。\n3.氮化硅是一种性能优异的无机非金属材料（1）画出氮和硅的原子结构示意图，并根据元素周期律的知识，写出氮化硅的化学式（2）工业上可采用化学气相沉积法，在H2的保护下，使SiCl4与N2反应生成氮化硅，写出该反应的化学方程式：__________________________，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_____Si3N43SiCl4+2N2+6H2=Si3N4+12HCl1:3
