2006届高三化学第一轮复习无机非金属材料无机非金属材料材料的分类和特点材料的分类和特点 材料材料无机非金属材料无机非金属材料金属材料金属材料高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维传统无机非金属材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料新型无机非金属材料水泥、玻璃、陶瓷等水泥、玻璃、陶瓷等 高温结构陶瓷、光导纤维等高温结构陶瓷、光导纤维等Fe、Cu、Al、合金等、合金等1.1.概念概念: :以以含含硅硅物物质质为为原原料料，经经加加工工制制得得硅硅酸酸盐盐产产品品的的工工业称为硅酸盐工业。业称为硅酸盐工业。2. 2. 硅酸盐工业的特点：硅酸盐工业的特点：(1)(1)原料：原料： ( (2)2)反应条件：反应条件：(3)(3)反应原理：反应原理：(4)(4)生成物：生成物：硅酸盐工业硅酸盐工业含硅的物质、碳酸盐等。含硅的物质、碳酸盐等。高温高温高温高温复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化硅酸盐产品硅酸盐产品3. 3. 硅酸盐产品分类：硅酸盐产品分类： 水泥、玻璃、陶瓷水泥、玻璃、陶瓷一、水泥：一、水泥：1 1、主要原料：、主要原料：粘土和石灰石粘土和石灰石 2 2、主要设备：、主要设备：3 3、生产过程：、生产过程：生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石生料研磨，高温煅烧得熟料，再加石 膏研成粉末得普通硅酸盐水泥膏研成粉末得普通硅酸盐水泥 辅助原料：辅助原料：石膏石膏作用是调节水泥硬化速度作用是调节水泥硬化速度4 4、反应原理：、反应原理：复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化 5 5、主要成分：、主要成分：硅酸三钙硅酸三钙(3CaOSiO2)、硅酸二钙硅酸二钙(2CaOSiO2)、铝酸三钙铝酸三钙(3CaOAl2O3)等等 6 6、主要性能：、主要性能：水硬性水硬性 7 7、主要用途：、主要用途：建筑、修路。建筑、修路。 水泥砂浆、混凝土、钢筋水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土混凝土 水泥回转窑水泥回转窑水泥的标号水泥的标号水泥回转窑水泥回转窑水泥的标号水泥的标号 水泥的标号是水泥强度大小的标志，测定水水泥的标号是水泥强度大小的标志，测定水泥标号的抗压强度，系指水泥砂浆硬结泥标号的抗压强度，系指水泥砂浆硬结2828天后的天后的强度。例如检测得到强度。例如检测得到2828天后的抗压强度为天后的抗压强度为310 310 kg/cmkg/cm2 2，则水泥的标号定为，则水泥的标号定为300300号。抗压强度为号。抗压强度为300-400 kg/cm300-400 kg/cm2 2者均算为者均算为300300号。普通水泥有：号。普通水泥有：200200、250250、300300、400400、500500、600600六种标号。六种标号。200200号号-300-300号的可用于一些房屋建筑。号的可用于一些房屋建筑。400400号以上的可用号以上的可用于建筑较大的桥梁或厂房，以及一些重要路面和于建筑较大的桥梁或厂房，以及一些重要路面和制造预制构件。制造预制构件。二、玻璃二、玻璃1 1、原、原 料：料：纯碱、石灰石和石纯碱、石灰石和石英英 2 2、主要设备：、主要设备：玻璃熔炉玻璃熔炉 3 3、生产过程：、生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却5、主要成分主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2（Na2OCaO6SiO2）6 6、主要性能：玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定、主要性能：玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定 温度范围内逐渐软化。温度范围内逐渐软化。 4 4、反应原理：、反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应复杂的物理、化学变化，主要反应Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温高温CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温玻璃熔炉玻璃熔炉种种类类特特性性用用途途普通玻璃普通玻璃在在较较高温度下易高温度下易软软化化窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等石英玻璃石英玻璃膨膨胀胀系数小，耐酸碱，系数小，耐酸碱，强强度大，度大，滤滤光光化学化学仪仪器；高器；高压压水水银银灯、灯、紫外灯等的灯壳；光紫外灯等的灯壳；光导导纤维纤维、压电压电晶体等晶体等光学玻璃光学玻璃透光性能好，有折光和透光性能好，有折光和色散性色散性眼眼镜镜片；照相机、片；照相机、显显微微镜镜、望、望远镜远镜用凹凸透用凹凸透镜镜等光学等光学仪仪器器玻璃玻璃纤维纤维耐腐耐腐蚀蚀、不怕、不怕烧烧、不、不导导电电、不吸水、隔、不吸水、隔热热、吸、吸声、防虫蛀声、防虫蛀太空太空飞飞行行员员的衣服、的衣服、玻璃玻璃钢钢等等钢钢化玻璃化玻璃耐高温、耐腐耐高温、耐腐蚀蚀、强强度度大、大、质轻质轻、抗震裂、抗震裂运运动动器材；微波通器材；微波通讯讯器材器材;汽汽车车、火、火车车窗玻璃等窗玻璃等几种特种玻璃几种特种玻璃这些玻璃的这些玻璃的主要成分分主要成分分别是什么？别是什么？有机玻璃？有机玻璃？三、陶瓷三、陶瓷(China)(China)1 1、主要原料：、主要原料：粘土粘土 2 2、传统生产过程：、传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却混和、成型、干燥、烧结、冷却 3 3、反应原理：、反应原理：复杂的物理、化学变化复杂的物理、化学变化 4 4、主要成分：、主要成分：硅酸盐硅酸盐 5 5、主要特性：、主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、 易成型等优点。易成型等优点。 现在，景德镇的陶瓷工艺已经完全电气化了，考虑到环境现在，景德镇的陶瓷工艺已经完全电气化了，考虑到环境保护、降低制作成本和提高成功率等方面因素，不论是仿古陶保护、降低制作成本和提高成功率等方面因素，不论是仿古陶瓷、艺术瓷类，还是日用陶瓷的瓷器都在电脑的控制下用汽窑瓷、艺术瓷类，还是日用陶瓷的瓷器都在电脑的控制下用汽窑烧制而成。烧制而成。水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷主要原料主要原料石灰石石灰石.粘土粘土石英石英.纯碱纯碱石灰石石灰石粘土粘土主要设备主要设备回转炉回转炉玻璃熔炉玻璃熔炉陶瓷窑陶瓷窑反应条件反应条件高温高温高温高温高温高温反应原理反应原理复杂的物理、复杂的物理、化学变化化学变化Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2复杂的物理复杂的物理化学变化化学变化主要成分主要成分3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3Na2SiO3CaSiO3SiO2成分复杂成分复杂特性特性水硬性水硬性玻璃态物质玻璃态物质抗氧化抗氧化.耐酸碱耐酸碱.腐腐蚀蚀.高温高温.绝缘绝缘水泥、玻璃、陶瓷生产比较水泥、玻璃、陶瓷生产比较水泥中加入石膏水泥中加入石膏的目的？的目的？、陶瓷主要种类：、陶瓷主要种类：土器：砖瓦土器：砖瓦( (自然冷却，自然冷却，Fe2O3含量较多含量较多)( (淋水冷却，淋水冷却，Fe3O4、FeO较多较多)陶器：陶器：彩陶彩陶江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑江苏宜兴的紫砂壶、秦汉兵马俑瓷器：瓷器：碗盘碗盘茶具茶具收藏珍品收藏珍品炻器：炻器： 水缸、砂锅水缸、砂锅瓷都景德镇瓷都景德镇注：注：彩釉彩釉搪瓷不属于陶瓷搪瓷不属于陶瓷红瓦红瓦青瓦青瓦A课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习在玻璃、水泥工业生产中，都需要的原料是在玻璃、水泥工业生产中，都需要的原料是石灰石纯碱石灰石纯碱粘土粘土石英石英与钢化玻璃成分相同的是与钢化玻璃成分相同的是A有色玻璃有色玻璃B普通玻璃普通玻璃C石英玻璃石英玻璃D光学玻璃光学玻璃B传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的对比传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的对比材材料料特特性性种种类类传统无机非传统无机非金属材料金属材料抗腐蚀、耐高温抗腐蚀、耐高温质脆、经不起热冲击质脆、经不起热冲击普通水泥、普通水泥、普通玻璃、普通玻璃、黏土质陶瓷黏土质陶瓷新型无机非新型无机非金属材料金属材料耐高温、强度高耐高温、强度高具有电学特征具有电学特征具有光学特征具有光学特征具有生物功能具有生物功能氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷高温氮化硅陶瓷高温氮化硅陶瓷结构碳化硼陶瓷结构碳化硼陶瓷氧化锆陶瓷氧化锆陶瓷光导纤维光导纤维半导体半导体新型无机非金属材料的特性新型无机非金属材料的特性l1.能承受高温、强度高。能承受高温、强度高。例如：氮化硅陶瓷在例如：氮化硅陶瓷在1200左右的高温下，左右的高温下，仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。轴承、永久性模具等。l2.具有电学特性，一些新型无机非金属材料具有电学特性，一些新型无机非金属材料可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝缘性材料常被用于集成电路的基板。缘性材料常被用于集成电路的基板。l3.具有光学特性。有些新型无机非金属具有光学特性。有些新型无机非金属材料能发出各色的光，有的能透过可见材料能发出各色的光，有的能透过可见光，有的能使红外线、雷达射线穿过。光，有的能使红外线、雷达射线穿过。处处于于高高温温下下的的光光导导纤纤维维l4.具有生物特性。有些新型无机非金属具有生物特性。有些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水，对人体材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植入人体组织有较好的适应性，可直接植入人体内，用这类材料制成的人造牙齿、人造内，用这类材料制成的人造牙齿、人造骨骼，已被应用在医疗上。骨骼，已被应用在医疗上。人人造造关关节节两种新型无机非金属材料简介两种新型无机非金属材料简介1、高温结构陶瓷、高温结构陶瓷a.氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷高高压压钠钠灯灯 高压钠灯内温度高达高压钠灯内温度高达14001400，氧化铝陶瓷又叫人造刚玉，氧化铝陶瓷又叫人造刚玉，是一种高温结构陶瓷，可以抵御钠蒸汽的强烈腐蚀性。是一种高温结构陶瓷，可以抵御钠蒸汽的强烈腐蚀性。氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷（人造刚玉）氧化铝陶瓷（人造刚玉）主要特性主要特性高熔点；高熔点；高硬度；高硬度；可制成透可制成透明陶瓷；明陶瓷；无毒、不溶于水，强度无毒、不溶于水，强度高；高；对人体有较好的适应性对人体有较好的适应性主要用途主要用途高级耐火材料，刚玉球磨机；高压高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等造心瓣膜、人造关节等两性吗两性吗?2.氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷主要特性主要特性超硬度，耐磨损；超硬度，耐磨损；抗腐蚀，抗腐蚀，高温时也抗氧化；高温时也抗氧化；抗冷热冲击抗冷热冲击而不碎裂；而不碎裂；耐高温且不易传热；耐高温且不易传热；本身具有润滑性本身具有润滑性HF?主要用途主要用途制造轴承、汽轮机叶片、机械密制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。封环、永久性模具等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的用于制造柴油机中发动机部件的受热面等受热面等陶陶瓷瓷轴轴承承B、光导纤维、光导纤维光导纤维（光导纤维（二氧化硅二氧化硅）主要特性主要特性抗干扰性能好，不发生辐射；抗干扰性能好，不发生辐射；通讯质量好；通讯质量好；质量轻、耐腐蚀质量轻、耐腐蚀能否铺在碱性土壤中？能否铺在碱性土壤中？主要用途主要用途用于通讯外，还用于医疗、信息用于通讯外，还用于医疗、信息处理、遥测遥控等处理、遥测遥控等光光导导纤纤维维手手术术头头灯灯光纤光缆光纤光缆普通电缆普通电缆信息量大，信息量大，信息量大，信息量大，每根光缆上理论上可同每根光缆上理论上可同时通过时通过10亿路电话亿路电话8管同轴电缆每条通话管同轴电缆每条通话1800路路原料来源广（石英玻璃）原料来源广（石英玻璃），节约有色金属，节约有色金属资源较少资源较少质量小，每质量小，每km27g，不，不怕腐蚀，铺设方便怕腐蚀，铺设方便每每km1.6t成本低，每成本低，每km10000元左右元左右普通光缆每普通光缆每km200000元左右元左右性能好，抗电磁干扰保性能好，抗电磁干扰保密性强密性强，能防窃听，不，能防窃听，不发生电辐射发生电辐射新材料发展趋势新材料发展趋势（1）高分子材料。）高分子材料。（2）特种陶瓷。高强高温结构陶瓷、电工电子功能陶瓷）特种陶瓷。高强高温结构陶瓷、电工电子功能陶瓷和复合陶瓷是新材料中普遍注重的发展方向。和复合陶瓷是新材料中普遍注重的发展方向。（3）功能材料。这是新材料中发展很快的一个重要方）功能材料。这是新材料中发展很快的一个重要方向，如半导体、激光、红外、超导、电子、磁性、向，如半导体、激光、红外、超导、电子、磁性、发光、液晶、换能、传感材料等，品种繁多，前景发光、液晶、换能、传感材料等，品种繁多，前景广阔。广阔。（4）能源材料。）能源材料。（5）高性能、高强度结构材料。）高性能、高强度结构材料。（6）复合材料。纤维增强型、弥散粒子型、叠层复合型）复合材料。纤维增强型、弥散粒子型、叠层复合型复合材料以及碳纤维、石墨纤维、硼纤维、金属纤复合材料以及碳纤维、石墨纤维、硼纤维、金属纤维、晶须的研制发展，将使被称为维、晶须的研制发展，将使被称为“21世纪材料世纪材料”复复合材料更放光彩。合材料更放光彩。（7）金属新材料。非晶态金属）金属新材料。非晶态金属(金属玻璃金属玻璃)、记忆合金、记忆合金、防振合金、超导合金和金属氢等。防振合金、超导合金和金属氢等。（8）原子分子设计材料。）原子分子设计材料。（9）稀土材料。稀土金属在激光、荧光、磁性、红外、）稀土材料。稀土金属在激光、荧光、磁性、红外、微波、核能、特种陶瓷以及化工材料中，有奇异的微波、核能、特种陶瓷以及化工材料中，有奇异的性能，稀土材料已成为重要的开发领域。我国稀土性能，稀土材料已成为重要的开发领域。我国稀土资源储量居世界首位。资源储量居世界首位。玻璃刀头玻璃刀头人造金刚石人造金刚石机械手表机械手表-人造红宝石人造红宝石电子打火机电子打火机-压电陶瓷压电陶瓷海底电缆海底电缆-光导纤维光导纤维彩色电视机彩色电视机-荧光材料荧光材料电脑的电脑的CPU-CPU-单晶硅单晶硅隐形飞机隐形飞机-特殊光学材料特殊光学材料石英钟表石英钟表-二氧化硅二氧化硅1.下列哪些材料是新型无机材料下列哪些材料是新型无机材料氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷氮化铝陶瓷氮化铝陶瓷氮化钛陶瓷氮化钛陶瓷硅化硼陶瓷硅化硼陶瓷二硅化铜陶瓷二硅化铜陶瓷ABCD全部全部2.碳化硼碳化硼(B4C3)陶瓷硬度大、熔点高，具有化学惰性。据此判陶瓷硬度大、熔点高，具有化学惰性。据此判断，下列不能作为碳化硼陶瓷用途的是断，下列不能作为碳化硼陶瓷用途的是作耐磨材料作耐磨材料作润滑材料作润滑材料制切削工业制切削工业制耐腐蚀材料制耐腐蚀材料DB3.下列关于材料用途的说法中不正确的是：下列关于材料用途的说法中不正确的是：A.氧化铝陶瓷可用做高压钠灯的灯管氧化铝陶瓷可用做高压钠灯的灯管B.氮化硅陶瓷可用做陶瓷发动机的材料氮化硅陶瓷可用做陶瓷发动机的材料C.光导纤维可用做遥测遥控，照明等光导纤维可用做遥测遥控，照明等D.氧化铝陶瓷可用做半导体材料氧化铝陶瓷可用做半导体材料D课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习4.碳化钛（碳化钛（TiC）陶瓷是新型无机非金属材料，合成这些物质需陶瓷是新型无机非金属材料，合成这些物质需在高温条件下进行，在合成它们的过程中在高温条件下进行，在合成它们的过程中必须注意必须注意A通入足量氧气通入足量氧气B避免与氧气接触避免与氧气接触C通入少量氯气通入少量氯气D通入少量氧气通入少量氧气5.“耐高温长寿命抗氧化陶瓷复合材料应用技术耐高温长寿命抗氧化陶瓷复合材料应用技术”获获2004年发明年发明奖奖该复合材料的强度比钢还大，在航空航天器中用来替代金属材该复合材料的强度比钢还大，在航空航天器中用来替代金属材料，可节约料，可节约30%的燃料。下列关于该材料的叙述中不正确的是的燃料。下列关于该材料的叙述中不正确的是A该材料属于新型无机非金属材料该材料属于新型无机非金属材料B该材料的化学性质非常稳定该材料的化学性质非常稳定C与金属一样有较好的传热性能与金属一样有较好的传热性能D可以替代金属做耐高温结构材料可以替代金属做耐高温结构材料BC6.氮化硅是一种耐高温陶瓷材料，它的硬度大，熔点高，化学性氮化硅是一种耐高温陶瓷材料，它的硬度大，熔点高，化学性质稳质稳定，工定，工业业上曾普遍采用高上曾普遍采用高纯纯硅与硅与纯纯氮在氮在1300反反应获应获得。得。(1)根据性根据性质质，推，推测测氮化硅陶瓷的用途是（氮化硅陶瓷的用途是（）A.制汽制汽轮轮机叶片机叶片B.制有色玻璃制有色玻璃C.制永久性模具制永久性模具D.制造柴油机制造柴油机(2)氮化硅晶体属于氮化硅晶体属于晶体。晶体。(3)已知氮化硅晶体已知氮化硅晶体结结构中，原子构中，原子间间都以都以单键单键相相连连，且，且N原子和原子和N原子，原子，Si原子和原子和Si原子不直接相原子不直接相连连，同，同时时每个原子都每个原子都满满足足8电电子子稳稳定定结结构，构，请请写出氮化硅的化学式写出氮化硅的化学式。(4)现用四氯化硅和氮气在氢气保护下，加强热发生反应，可得较现用四氯化硅和氮气在氢气保护下，加强热发生反应，可得较高纯度的氮化硅，反应的化学方程式高纯度的氮化硅，反应的化学方程式:(5)氮化硅陶瓷抗腐氮化硅陶瓷抗腐蚀蚀能力能力强强，除，除氢氢氟酸外，它不与其他无机酸反氟酸外，它不与其他无机酸反应应，试试推推测该测该陶瓷被陶瓷被氢氢氟酸腐氟酸腐蚀蚀的化学方程式：的化学方程式： ACD原子晶体原子晶体Si3N43SiCl4+6H2+2N2=Si3N4+12HClSiCl4+12HF=SiF4+4NH3