无机非金属材料 .pptx
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1、无机非金属材料 一、 硅酸盐材料 1.无机非金属材料 2. 传统无机非金属材料 产品原料主要成分应用 陶瓷 _ (含水的铝 硅酸盐) 生产建筑材料、绝缘 材料、日用器皿、卫 生洁具 黏土 产品原料主要成分应用 普 通 玻 璃 _ _ _ (SiO2) _ _ _ 生产建筑材料、光 学仪器和各种器 皿,还可制造玻璃 纤维用于高强度复 合材料 水 泥 _ _、 少量石膏 水泥、沙子和碎石 等与水混合可以得 到混凝土 纯碱、石 灰石和石 英砂 Na2SiO3、 CaSiO3、 SiO2 黏土和 石灰石 【微思考】 普通玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂为原料,经混合、 粉碎,在玻璃窑中熔融,发生复杂的物理
2、变化和化学变 化而制得。你能写出发生反应的化学方程式吗? 提示:由原料和玻璃的成分及反应条件“熔融”,可知反 应的化学方程式为 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2, SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2。 二、新型无机非金属材料 1.硅和二氧化硅 (1)硅元素的存在与结构 存在原子结构 示意图 周期表中位 置 含量存在形态 地壳中 居第_ 位 _ _ _ _ _ _ 二 氧化物 和硅酸 盐 第三周 期、第 A族 (2)单质硅的制备: 【微思考】 工业上利用焦炭与SiO2在高温下反应制备粗硅,由此能 否说明碳的还原性大于硅? 提示:不能。比较氧化性、还原性的强弱,必须是在通 常
3、情况下发生的反应,上述反应是在高温条件下发生的 ,故不能比较还原性的强弱。 (3)硅和二氧化硅的用途 2.新型陶瓷 3.碳纳米材料 碳纳米材料在_等领域有着广阔的应 用前景。 能源、信息、医药 结构特点应用 富勒烯 由碳原子构成的 一系列笼形分子 的总称 代表物C60开启碳纳米 材料研究和应用的新时 代 碳纳 米管 由石墨片层卷成的管状 物,具有纳米尺度的直 径 用于生产_ _、电池和 传感器 石墨烯 只有一个碳原子直径厚 度的单层石墨 应用于光电器件、超级 电容器、电池和复合材 料 复合 材料 【情境思考】 从陶瓷材料发展的历史来看,经历了三次飞跃。由陶器 进入瓷器这是第一次飞跃;由传统陶瓷
4、发展到精细陶瓷 是第二次飞跃;精细陶瓷粉体的颗粒较大,属微米级 (10-6 m),用新的制备方法把陶瓷粉体的颗粒加工到纳 米级,用这种超细微粉体粒子来制造陶瓷材料,得到新 一代纳米陶瓷,这是陶瓷材料的第三次飞跃。纳米陶瓷 具有延展性,有的甚至出现超塑性。纳米陶瓷被称为21 世纪陶瓷。 试分析传统无机非金属材料和新型无机非金属材料各 有什么优点? 提示:传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的比 较:传统无机非金属材料具有性质稳定、抗腐蚀、耐高 温等优点,但质脆,经不起热冲击。新型无机非金属材 料除具有传统无机非金属材料的优点外,还有某些特征 如:强度高、具有电学、光学特性和生物功能等。 知识点
5、 二氧化碳与二氧化硅的性质比较 【重点释疑】 二氧化碳与二氧化硅的性质比较 物质二氧化硅二氧化碳 存在 存在于岩石、沙 子、石英、水晶、 硅藻土中 空气,燃料的燃烧产 物 物质二氧化硅二氧化碳 物理性质 固体,难溶于水, 熔、沸点高,硬度 大 通常情况下为无色无 味气体,密度比空气 大,微溶于水 物质二氧化硅二氧化碳 化 学 性 质 与水 反应 不反应CO2+H2O=H2CO3 与酸 反应 只与氢氟酸反应 :SiO2+4HF =SiF4+2H2O 不反应 物质二氧化硅二氧化碳 化 学 性 质 与碱液 (NaOH) 反应 SiO2+2NaOH= Na2SiO3+H2O(盛碱 液的试剂瓶用橡胶 塞
6、) CO2+2NaOH=Na2C O3+H2O或CO2+ NaOH=NaHCO3 与碱性 氧化物 反应 如与CaO反应: SiO2+CaO CaSiO3 如与Na2O反应 :CO2+Na2O=Na2C O3 物质二氧化硅二氧化碳 化 学 性 质 与碳 反应 SiO2+2C Si+2CO CO2+C 2CO 用途 制饰品、坩埚、光 导纤维 干冰用于人 工降雨 【知识拓展】硅及其化合物性质的“九大反常” (1)碳族元素的主要化合价一般是+2、+4价,而硅常见 的是+4价。 (2)硅的还原性比碳强,而碳在高温下却能从SiO2中还 原出硅。 (3)非金属单质与强碱反应一般不生成氢气,而硅却能 与强碱溶
7、液反应产生氢气。 (4)非金属单质一般不与非氧化性酸反应,而硅不但能 与氢氟酸反应,而且还有H2生成(类似于较活泼金属与 酸的置换反应),Si+4HF=SiF4+2H2。 (5)SiO2是H2SiO3的酸酐,但它不溶于水,不能直接将它 与水作用制备H2SiO3。 (6)非金属氧化物的熔、沸点一般较低,但SiO2的熔、 沸点却很高。 (7)酸性氧化物一般不与酸作用,但SiO2却能与氢氟酸作 用。SiO2+4HF=SiF4+2H2O。 (8)无机酸一般易溶于水,而H2SiO3却难溶于水。 (9)因H2CO3的酸性强于H2SiO3,所以在Na2SiO3溶液中通入 CO2能发生下列反应:Na2SiO3
8、+CO2+H2O=H2SiO3+ Na2CO3,但在高温下Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2也能 发生。 【思考讨论】 (1)盛NaOH溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶、橡胶塞,你 知道这是为什么吗? 提示:试剂瓶的瓶塞一般是毛玻璃,易与氢氧化钠溶液 反应生成硅酸钠溶液,从而使瓶塞与瓶壁黏合在一起而 难以打开,所以盛NaOH溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶、橡 胶塞。 (2)SiO2既能与NaOH溶液反应,也能与氢氟酸反应,能认 为SiO2属于两性氧化物吗? 提示:SiO2不属于两性氧化物。两性氧化物指既能与酸 反应,又能与碱反应生成盐和水的氧化物。SiO2能与氢 氟酸反应,但并不生成盐和水。 【
9、案例示范】 【典例】(2019嘉兴高一检测)下列叙述正确的是 ( ) A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以两者物理性质相似 B.因为CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2,所以硅酸的酸性 比碳酸强 C.CO2和SiO2都能与碳反应,且都作氧化剂 D.SiO2既能和NaOH反应,又能和HF反应,所以二氧化硅 属于两性氧化物 【解题指南】解答本题应注意以下3点: (1)CO2和SiO2在性质上既有一定的相似性又具有差异性 。 (2)由于SiO2和HF反应是SiO2的特殊性质,SiO2与其他酸 不反应,所以SiO2不是两性氧化物。 (3)SiO2、CO2与C反应时SiO2、CO2均表现氧化性
10、。 【解析】选C。CO2和SiO2都是酸性氧化物、化学性质相 似,但物理性质差别很大,A项错误;硅酸的酸性比H2CO3 弱,反应之所以发生,是因为CO2为气体,可以脱离反应 体系,B项错误;CO2和SiO2与C反应时都作氧化剂,C项正 确;SiO2与HF反应时生成的SiF4不是盐,所以SiO2不是两 性氧化物,D项错误。 【母题追问】(1)利用化学方程式说明碳酸和硅酸的 酸性强弱。 提示:向硅酸钠溶液中通入CO2气体,发生反应Na2SiO3+ CO2+H2O=H2SiO3+Na2CO3,根据“较强酸制较弱酸” 的原理,可知碳酸的酸性比硅酸强。 (2) C项发生的反应中碳的作用是否相同? 提示:
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