2014-2015学年高二化学苏教版选修1课件3-2-功能各异的无机非金属材料.ppt

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解析 石灰窑中：CaCO3=高==温==CaO＋CO2↑，玻璃熔炉中： Na2CO3＋SiO2=高==温==Na2SiO3＋CO2↑，CaCO3＋SiO2=高==温== CaSiO3＋CO2↑，A 选项正确；用石灰抹墙的反应为 Ca(OH)2 ＋CO2===CaCO3↓＋H2O，因为生成难溶物质 CaCO3 以及 水分的蒸发而变硬，水泥的硬化是水泥加水成浆后，发生复
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CO2＋H2O＋Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓是由于H2CO3 ＞H2SiO3，H2SiO3是高中所学酸中唯一难溶于水的酸 。
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【体验1】(1)制备陶瓷和水泥共同的原料是 ( )。
A．石灰石
B．黏土
C．石英
D．石膏
高温 =====
混合―→ 成型―→ 干燥―→ 烧结―→ 冷却
CaSiO3＋CO2↑
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硅酸盐工业 普通水泥
普通玻璃
陶瓷
主要成分及 种类
硅酸三钙
(3CaO·SiO2) 、硅酸二钙
(2CaO·SiO2) 、铝酸三钙
(3CaO·Al2O3)
普通玻璃(Na2SiO3 、CaSiO3和SiO2) 、石英玻璃、光学 玻璃、玻璃纤维、 钢化玻璃
(2)对硅酸盐水泥的叙述不正确的是
( )。
A．是硅酸盐、铝酸盐、石膏等物质的混合物
B．水泥砂浆又称混凝土
C．具有水硬性，在空气和水中都能硬化，硬化是化学变
化过程
D．水泥的热膨胀系数几乎跟钢铁一样
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解析 (1)制备陶瓷的原料是黏土。制备水泥的原料是石灰石、 黏土和其他辅助原料，所以共同的原料是黏土，故答案为 B。(2)水泥的主要成分是硅酸三钙，硅酸二钙和铝酸三钙， 可看做硅酸盐和铝酸盐等物质的混合物；石膏是为了调节 水泥凝结时间而加的一种辅料；水泥砂浆(水、水泥、沙子 的混合物)在建筑上作黏合剂，混凝土是水泥、沙子和碎石 的混合物，钢筋混凝土常用于建造桥梁、房屋等建筑；
即信息高速公路。光纤通信所使用的光缆，其主要部件为
光导纤维。下列说法正确的是( )。
①制造光导纤维的主要原料是CaCO3 ②制造光导纤维的 主要原料是SiO2 ③光导纤维传递光信号的基本物理原理 是光的全反射 ④光导纤维是一种半导体
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了解各种玻璃的不同性能，然后分析其用途、性质决定用途 ，而用途体现性质。
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【体验2】下列叙述正确的是( )。 A．石灰窑、玻璃熔炉出来的气体主要成分相同 B．用石灰抹墙和用水泥砌墙过程的硬化原理相同 C．玻璃、陶瓷、水泥容器均不能贮存氢氟酸 D．酸均不能与酸性氧化物反应
盐
。
1．从黏土到陶瓷 (1)原料：陶器和瓷器都是用 黏土 制造的。 (2)烧制过程：黏土的主要成分是 硅酸盐 。黏土去除杂质 后，经过 制泥 、、成型 、干燥 、烧结 就冷可却以得到陶
瓷制品。陶瓷在高温烧制时发生了复杂的物理、化学变化。
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2．形形色色的玻璃 (1)玻璃的制作原料和成分：普通玻璃是以 石英砂 、 碳酸钠 和 石灰石 为原料，粉碎后按一定比例混合在熔炉 中共熔制成的。其主要成分是 Na2SiO3 、 CaSiO3 和 SiO2 。玻璃是混合物，没有固定的熔点。
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3．硅酸盐水泥 水泥的成分和特性：硅酸盐水泥是以 石灰石 和 黏土 为
原料，在水泥回转窑中高温煅烧后粉碎研磨而成。它的主
要成分是硅酸二钙(2CaO·SiO2)、硅酸三钙(3CaO·SiO2) 和铝酸三钙(3CaO·Al2O3)。水泥具有水硬性，可以做建 筑材料。
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(2)变色玻璃的变色原理：变色玻璃中加有适量的 溴化银 (AgBr) 和 氧化铜 的微小晶粒。当在强光照下时，发生反
应 2AgBr=光==照==2Ag＋Br2，分解出的银原子聚集成银的微小 晶粒，使玻璃呈现暗棕色。当光线变暗时，发生反应：2Ag
＋Br2=C=u=O==2AgBr，使得玻璃颜色又变浅。
主要特性
主要用途
①高熔点 氧化铝 ②高硬度 陶瓷(人 ③可制成透明陶瓷 造刚玉) ④无毒，不溶于水，强度高
⑤对人体有较好的适应性
高级耐火材料；刚 玉球磨机；高压钠 灯的灯管；人造骨、 人造心脏瓣膜、人 造关节等
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主要特性
主要用途
氮化硅 陶瓷
①超硬度，耐磨损 ②抗腐蚀，高温时也抗氧化 ③抗冷热冲击而不碎裂 ④耐高温且不易传热 ⑤本身具有润滑性
第二单元 功能各异的无机非金属材料
1．生产玻璃的原料是什么？用化学方程式表示其生产原理。
提示 石灰石、纯碱、石英 CaCO3＋SiO2=高==温==CO2↑＋CaSiO3 Na2CO3＋SiO2=高==温==CO2↑＋Na2SiO3。
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2．SiO2主要的性质是什么？
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笃学二 光导纤维和新型陶瓷材料
1.光导纤维传输优点：光导纤维传输信息比利用金属导体传 输有 容量大 、 传输速度快 的优点，而且节约了大量
的有色金属。
2．新型陶瓷材料
(1)分类：新型陶瓷分成两大类，即 结构陶瓷
和
功能陶瓷 。
(2)结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能。
(3)功能陶瓷具有电、光、磁、化学和生物特性，且有相互
交换功能。
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【慎思1】 为什么陶瓷在烧制前在坯体上涂彩釉？ 提示 一般烧制的陶瓷制品表面比较粗糙，而且有不同程 度的渗透性，我们在日常中见到的多表面光滑、不渗水， 而且色彩丰富，非常漂亮，这是由于坯体上涂了彩釉的缘 故。
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【慎思2】 车窗玻璃多用钢化玻璃而不用普通玻璃？ 提示 钢化玻璃的机械强度比普通玻璃大4～6倍，抗震裂、
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特别提醒 石灰石或纯碱能与SiO2反应生成CO2但不能说 明酸性H2SiO3＞H2CO3，这不是利用强酸制弱酸的原理， 而是难挥发性物质制易挥发性物质。
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【例1】下列说法正确的是
( )。
A．二氧化硅溶于水显酸性
B．光导纤维传导光的能力非常强，利用光缆通讯，能同
硅酸盐工业 普通水泥
普通玻璃
陶瓷
主要原料
石灰石、黏 土、石膏
纯碱、石灰石、石英
黏土
生产阶段和 主要化学方
程式
原料―磨―细→ 生料―煅―烧→ 熟料石―磨―膏细→粉 成品
原料―粉―碎→按比例混合
―强―热→熔化添――加→剂成型
Na2CO3＋SiO2=高==温==
Na2SiO3＋CO2↑
CaCO3＋SiO2
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【例2】制造汽车车窗用的是钢化玻璃，对于钢化玻璃，下 列说法中正确的是( )。 A．把普通玻璃放在电炉中加热软化，然后急速冷却，就 得到钢化玻璃 B．钢化玻璃破碎后碎块有尖锐的棱角，容易伤人 C．制造它的主要原料和普通玻璃相同 D．制造它的材料和有机玻璃相同 解析 考查钢化玻璃的特殊功能。 答案 AC
玻璃名称
特性
用途
一般在较低温度下易 制造门窗、镜子、杯子
普通玻璃
熔化等
等
膨胀系数小，耐酸碱、 化学仪器、高压水银灯
石英玻璃
强度大、滤光
的灯壳等
透光性能好，有折光 眼镜片，显微镜的透镜
光学玻璃
和色散性
等光学仪器
耐高温、耐腐蚀、强 运动器材、微波通信器 钢化玻璃
度大、质轻、抗震裂 材、汽车、火车窗玻璃
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不易破碎；一旦破碎，碎块没有尖锐的棱角，不易伤人， 因此常用作制造汽车或火车的车窗等。
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【慎思3】 被雨水淋了的水泥还能用吗？为什么？ 提示 不能。因为水泥的吸水性很强，能与水反应生成 坚硬的固体，故被雨水淋湿的水泥不能再用。
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要点一 | 传统硅酸盐工业主要产品的对比
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【例3】有关下列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 B．氮化硅陶瓷可用做陶瓷发动机的材料 C．光导纤维可用于遥测遥控、照明等 D．氧化铝陶瓷可用做半导体材料
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解析 本题考查氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等新型无机非金 属材料的知识。氧化铝陶瓷属高温烧结陶瓷，它具有高熔 点、高硬度等特性，可制成透明陶瓷。氮化硅陶瓷具有超 硬度、耐磨损、抗冷热冲击而不破裂、耐高温、不易传热、 抗腐蚀、高温时也抗氧化等特性，可用做陶瓷发动机材料。 光导纤维传导光的能力非常强，可用于医疗、信息处理、 传能传像、遥测遥控、照明等。 答案 D
时传送大量信息
C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出CO2，所以硅 酸的酸性比碳酸强
D．二氧化硅是酸性氧化物，它不溶于任何酸
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解析 二氧化硅不溶于水，不溶于强酸，但溶于氢氟酸。 因为它能与碱反应生成盐和水，所以它是酸性氧化物，硅 酸酸性比碳酸弱，它反映在CO2通入Na2SiO3溶液可生成硅 酸，而SiO2和Na2CO3高温下反应生成CO2不能说明碳酸和 硅酸酸性的相对强弱。故选B。 答案 B
提示 硬度大，熔点高，主要存在于石英、砂子中。
SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋
H2O
SiO2
＋
2C
高温 =====
Si
＋
2CO
SiO2
＋
CaO
△ =====
CaSiO3。
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3．光导纤维是传统的无机非金属材料还是新型的无机非金 属材料？ 提示 新型的无机非金属材料。
杂的物理、化学变化，经过一段时间，凝固成块，最后变硬，
二者硬化原理不相同，B 不正确；在水泥、玻璃、陶瓷中都
有 SiO2，可以发生 SiO2＋4HF===SiF4↑＋2H2O，所以 C 正
确，D 错误。 答案 AC
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要点三 | 传统无机非金属材料与新型无机非金属材料
4．硅是一种半导体材料，最早使用的半导体是什么？ 提示 锗。
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1．知道玻璃、陶瓷和水泥的主要化学成分、生产原料及用 途。
2．了解光导纤维和高温结构陶瓷等新型材料的性能与用途。
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笃学一 生活中的硅酸盐材料
硅 酸 盐 材 料 ： 陶 瓷 、 普 通 玻 璃 、 水 泥 的 主 要 成硅分酸是
种类：土器 、陶器、瓷 器、炻器等
主要性能
有水硬性：跟 水掺和搅拌后 凝固变硬、水 中也能硬化
玻璃态物质无固定 熔点，在一定温度 范围内软化
抗氧化、耐 酸碱腐蚀、 耐高温、绝 缘性强
典型设备 水泥回转窑
玻璃熔炉
陶瓷窑
共同特点
高温条件下发生复杂的物理变化、化学变化，冷 却后成为复杂的硅酸盐
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1．两种材料性能、耐高温 普通水泥、普通玻
金属材料 ②质脆、经不起热冲击 璃、黏土质陶瓷
①耐高温、高强度 新型无机非 ②具有电学特征 金属材料 ③具有光学特征
④具有生物功能
新型结构陶瓷 陶瓷功能陶瓷 光导纤维
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2.常见新型无机非金属材料对比
制造轴承、气轮机叶片、 机械密封环、永久性模 具的机械构件，用于制 造柴油机中发动机部件 的受热面等
光导 纤维
①传导光的能力非常强 ②抗干扰性能好，不发生电 辐射，通讯质量高 ③质量轻，光纤细，耐腐蚀
通讯材料，光缆作为长 途通讯的干线、医疗、 信息处理、传能传像、 遥测遥控、照明
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光导纤维的主要成分是SiO2但属于新型无机非金属材料， 优点抗干扰性能好，通信质量高能防窃听、质量轻、铺设 方便。
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【体验3】(安徽巢湖高三四校联考)光纤通信是一种现代化的
通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服
务。目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络，
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水泥硬化的过程中石膏与水泥中的硅酸三钙、铝酸三钙反 应，生成凝胶状物质，属于化学变化；因为水泥的热膨胀 系数几乎跟钢铁一样，所以，水泥与钢筋等可一起用于建 造高楼大厦和桥梁等高大建筑，所以答案为B。 答案 (1)B (2)B
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要点二 | 各式各样的玻璃比较