无机非金属材料课件6-人教课标版.ppt

1、 同学们，以下工业建筑及生活用品都同学们，以下工业建筑及生活用品都是有那些材料构成的？是有那些材料构成的？水泥水泥玻璃玻璃中国陶瓷珍品之清彩瓷中国陶瓷珍品之清青花唐三彩 通过，以上幻灯片提示，谁能说出什么是硅酸通过，以上幻灯片提示，谁能说出什么是硅酸盐材料？自然界中那些物质是硅酸盐或硅的氧化盐材料？自然界中那些物质是硅酸盐或硅的氧化物？传统硅酸盐产品以什么物质为原料生产？原物？传统硅酸盐产品以什么物质为原料生产？原料又有什么结构特殊性？料又有什么结构特殊性？陶瓷、水泥、玻璃等是硅酸盐材料；陶瓷、水泥、玻璃等是硅酸盐材料；沙石、黏土、石英、石棉、高龄石等许多矿物是沙石、黏土、石英、石棉、高龄石等

2、许多矿物是硅酸盐或硅的氧化物；硅酸盐或硅的氧化物；传统硅酸盐产品以黏土、钾长石和钠长石为原料。传统硅酸盐产品以黏土、钾长石和钠长石为原料。232261SiOOAOK结构中都含有硅氧四面体结构中都含有硅氧四面体 特点：稳定性高、硬度高、特点：稳定性高、硬度高、熔点高、难溶于水、绝缘、耐熔点高、难溶于水、绝缘、耐腐蚀等腐蚀等1.1.陶瓷陶瓷(China)(China)主要原料：黏土主要原料：黏土 传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、传统生产过程：混和、成型、干燥、烧结、冷却冷却 反应原理：复杂的物理、化学变化反应原理：复杂的物理、化学变化 主要成分：硅酸盐主要成分：硅酸盐 主要特性：抗氧化、抗酸

3、碱腐蚀、耐高温、主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等优点。绝缘、易成型等优点。一、传统硅酸盐材料一、传统硅酸盐材料陶瓷器制造过程示意图你能说出陶釉的成分吗？你能说出陶釉的成分吗？金属及金属氧化物，如红色金属及金属氧化物，如红色CuCu2 2O O。我国古代人民真伟大，向他们学习！我国古代人民真伟大，向他们学习！二、玻璃二、玻璃1.1.原原 料：纯碱、石灰石和石英料：纯碱、石灰石和石英 2.2.主要设备：玻璃熔炉主要设备：玻璃熔炉 3.3.生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却型冷却4.4.反应原理：复杂的物理、化学变化，主要反应原理：

4、复杂的物理、化学变化，主要反应反应Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2 高温5.5.主要成分主要成分：Na2SiO3 CaSiO3 SiO2 6.6.主要性能：玻璃态物质，没有固定主要性能：玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。的熔点，在一定温度范围内逐渐软化。（Na2OCaO6SiO2）玻璃的制造过程普通玻璃普通玻璃光学玻璃光学玻璃石英玻璃石英玻璃钢化玻璃钢化玻璃光学玻璃光学玻璃钢化玻璃钢化玻璃2.2.水泥：水泥：主要原料：黏土和石灰石主要原料：黏土和石灰石 主要设备：水泥回转窑主要设备：水泥回转窑生产过程：生料研磨

5、，高温煅烧得熟生产过程：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料，再加石膏研成粉末得普通硅酸盐水泥水泥辅助原料：石膏辅助原料：石膏作用是调节水泥硬作用是调节水泥硬化速度化速度水泥回转窑水泥回转窑主要成分：硅酸三钙主要成分：硅酸三钙(3CaO(3CaOSiOSiO2 2)、硅酸二钙硅酸二钙(2CaO(2CaOSiOSiO2 2)、铝酸三钙、铝酸三钙(3CaO(3CaOAlAl2 2O O3 3)等等 主要性能：水硬性主要性能：水硬性主要用途：建筑、修路。主要用途：建筑、修路。如：水泥如：水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土砂浆、混凝土、钢筋混凝土 。反应原理：复杂的物理、化学变化反应原理

6、：复杂的物理、化学变化 你听说过豆腐渣工程吗，产生现象的原因很多，你听说过豆腐渣工程吗，产生现象的原因很多，但都与水泥标号有关，查阅资料了解水泥标号有但都与水泥标号有关，查阅资料了解水泥标号有关问题。关问题。定定 义：义：特特 性：性：种种 类：类：具有特殊结构和特殊功能（性质）的新材料。具有特殊结构和特殊功能（性质）的新材料。能承受高温、强度大：氮化硅陶瓷（耐能承受高温、强度大：氮化硅陶瓷（耐1200OC)具有光学特性：光导纤维具有光学特性：光导纤维 具有电学特性：具有电学特性：K3C60超导体超导体 具有生物功能：如具有生物功能：如Ca3(PO4)2系陶瓷系陶瓷用用 途：途：氮化硅陶瓷氮化

7、硅陶瓷光导纤维光导纤维医学、日常生活、交通、通讯、机械、建筑医学、日常生活、交通、通讯、机械、建筑航空、航天等航空、航天等二、新型无机非金属材料二、新型无机非金属材料碳化硅SiC,俗称金刚砂。熔点高(2450),硬度大(9.2),是重要的工业磨料。如其中掺入某些杂质,会使之出现半导体,作为高温半导体,用于电热元件。作为高温结构陶瓷,日益受到人们的重视。它最适宜的应用领域是高温、耐磨和耐蚀的环境,现已用作火箭喷嘴,热电偶保护管,热交换器和耐磨、耐蚀的零件。碳化硅制成的涡轮叶片 1 1、新型陶瓷新型陶瓷氮化硅陶瓷（Si3N4）是灰白色固体，硬度为9，是最硬的材料之一。它的导热性好且膨胀系数小，可经

8、受低温高温、骤冷骤热反复上千次的变化而不破坏，因此是十分理想的高温结构材料。科技人员发现，如果用耐高温的陶瓷，如氮化硅陶瓷等代替合金钢制造陶瓷发动机，其工作温度可达13001500。美国军方曾做过一次有趣的实验：在演习场200米跑道的起跑线上，停放着两辆坦克，一辆装有500马力的钢质发动机，而另一辆装有同样马力的陶瓷发动机。陶瓷发动机果然身手不凡，那辆坦克仅用了19秒钟就首先到达终点，而钢质发动机坦克在充分预热运转后，用了26秒才跑完全程。其奥秘就在于陶瓷发动机的热效率高，不仅可节省30的热能，而且工作功率比钢质发动机提高45以上。另外，陶瓷发动机无需水冷系统，其密度也只有钢的一半左右，这对减

9、小发动机自身重量也有重要意义。1 1、新兴陶瓷材料具有那些优良的性能？、新兴陶瓷材料具有那些优良的性能？2 2、碳化硅结构同硅相似，分析其可能的、碳化硅结构同硅相似，分析其可能的性质。性质。3 3、写出制取碳化硅、氮化硅的化学反应、写出制取碳化硅、氮化硅的化学反应方程式。方程式。SiOSiO2 2+3C=SiC+2CO+3C=SiC+2CO3Si+2N3Si+2N2 2=Si=Si3 3N N4 43SiCl3SiCl4 4+2N+2N2 2+6H+6H2 2=Si=Si3 3N N4 4+12HCl+12HCl原子晶体原子晶体 单晶硅单晶硅在日常生活中是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术

10、中不可缺少的基本材料。电视、电脑、冰箱、电话、手表、汽车，处处都离不开单晶硅单晶硅材料，单晶硅单晶硅作为科技应用普及材料之一，已经渗透到人们生活中的各个角落。单晶硅单晶硅在火星上是火星探测器中太阳能转换器的制成材料。火星探测器在火星上的能量全部来自太阳光，探测器白天休息-利用太阳能电池板把光能转化为电能存储起来，晚上则进行科学研究活动。也就是说，只要有了单晶硅单晶硅，在太阳光照到的地方，就有了能量来源。单晶硅单晶硅在太空中是航天飞机、宇宙飞船、人造卫星必不可少的原材料。人类在征服宇宙的征途上，所取得的每一步进步，都有着单晶硅单晶硅的身影。航天器材大部分的零部件都要以单晶硅单晶硅为基础。离开单晶

11、硅单晶硅，卫星会没有能源，没有单晶硅单晶硅，航天飞机和宇航员不会和地球取得联系，单晶硅单晶硅作为人类科技进步的基石，为人类征服太空作出了不可磨灭的贡献。单晶硅单晶硅在太阳能电池中的应用高纯的单晶硅单晶硅是重要的半导体材料。在光伏技术和微小型半导体逆变器技术飞速发展的今天，利用硅单晶所生产的太阳能电池可以直接把太阳能转化为光能，实现了迈向绿色能源革命的开始。由硅石由硅石粗硅粗硅高纯多晶硅（纯度在高纯多晶硅（纯度在9 9个个“9 9”以上以上(99.9999999(99.9999999以上以上)单晶硅单晶硅（1 1）粗硅的制备：又称工业硅，纯度在粗硅的制备：又称工业硅，纯度在9595 9999的硅

12、（反应要点的硅（反应要点高温高温16001600 18001800）（2 2）SiHClSiHCl3 3的制备的制备多用粗硅与干燥氯化氢在多用粗硅与干燥氯化氢在200200以上反应：以上反应：SiSi十十3HCl=SiHCl3HCl=SiHCl3 3+H+H2 2（3 3）精馏提纯后的）精馏提纯后的SiHClSiHCl3 3用高纯氢气还原得到多晶硅用高纯氢气还原得到多晶硅 SiHClSiHCl3 3十十H H2 2=Si=Si十十3HCl3HCl2、现代信息技术材料、现代信息技术材料-单晶硅单晶硅SiOSiO2 2(s)(s)十十2C(s)2C(s)Si(s)Si(s)十十2CO(g)2CO(

13、g)阅读：科学视野阅读：科学视野太阳能电池太阳能电池1.1.高压合成金刚石的高压合成金刚石的局限性？局限性？2.2.化学气相沉积法制化学气相沉积法制造金刚石薄膜的原理造金刚石薄膜的原理是什么？是什么？注注 意：意：金刚石金刚石 石墨石墨 C60 之间的关系？之间的关系？C60金刚石金刚石石墨石墨C C6060及其应用前景及其应用前景 C60的发现 19851985年，美国科学家克罗托（年，美国科学家克罗托（H.W.K.kroto)H.W.K.kroto)等用质谱等用质谱仪仪,严格控制实验条件严格控制实验条件,得到以得到以C C6060为主的质谱图。由于受为主的质谱图。由于受建筑学家布克米尼斯持

14、建筑学家布克米尼斯持富勒（富勒（BuckminsterFullerBuckminsterFuller）设计）设计的球形薄壳建筑结构的启发，克罗托（的球形薄壳建筑结构的启发，克罗托（kroto)kroto)等提出等提出 C C6060是由是由6060个碳原子构成的球形个碳原子构成的球形3232面体，即由面体，即由1212个五边形和个五边形和2020个六边形构成。其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。个六边形构成。其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。随后将随后将 C C6060分子命名为布克米尼斯持分子命名为布克米尼斯持富勒烯富勒烯（BuckminsterFullerBuckminsterFul

15、ler）。由于）。由于C C6060分子的结构酷似足球，分子的结构酷似足球，所以又称为足球烯（所以又称为足球烯（FootballeneFootballene）除）除C C6060外，具有封闭笼外，具有封闭笼状结构的还可能有状结构的还可能有 C C2828、C C3232、C C5050、C C7070、C C8484、C C240240、C C540540等，统称为等，统称为FullerenesFullerenes，中文译名为富勒烯。，中文译名为富勒烯。C C6060的超导性的超导性 19911991年，赫巴德（年，赫巴德（HebardHebard）等首先提出掺钾）等首先提出掺钾C C6060

16、具具有超导性，超导起始温度为有超导性，超导起始温度为18K18K，打破了有机超导体，打破了有机超导体（EtEt）2 2CuNCuN（CNCN）2 2ClCl超导起始温度为超导起始温度为12.8K12.8K的纪录。的纪录。不久又制备出不久又制备出RbRb3 3C C6060的超导体，超导起始温度为的超导体，超导起始温度为29K29K。表。表1-11-1列出了已合成的各种掺杂列出了已合成的各种掺杂C C6060的超导体和超导起始温的超导体和超导起始温度，说明掺杂度，说明掺杂C C6060的超导体已进入高温超导体的行列。的超导体已进入高温超导体的行列。我国在这方面的研究也很有成就，北京大学和中国科学

17、我国在这方面的研究也很有成就，北京大学和中国科学院物理所合作，成功地合成了院物理所合作，成功地合成了K K3 3C C6060和和RbRb3 3C C6060的超导体，的超导体，超导起始温度分别为超导起始温度分别为8K8K和和28K28K。有科学工作者预言，如。有科学工作者预言，如果掺杂果掺杂C C240240和掺杂和掺杂C C540540，有可能合成出具有更高超导起始，有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体。温度的超导体。人们对人们对C60的研究还在继续，希望同的研究还在继续，希望同学们加油，将来的某一天你也会在这学们加油，将来的某一天你也会在这方面获得方面获得巨大成功。巨大成功。1.1.

18、普通玻璃是普通玻璃是 ,玻璃可在一定温度范围内软化，制成玻璃可在一定温度范围内软化，制成工艺品等。这是因为玻璃不工艺品等。这是因为玻璃不是是 ，而是一种，而是一种 物质，没有固定物质，没有固定 。混合物混合物混合物混合物纯净物纯净物溶沸点溶沸点2.2.制水泥和玻璃时都需要用的原料是制水泥和玻璃时都需要用的原料是（）（A A）黏土）黏土 （B B）石英）石英 （C C）石灰石）石灰石 （D D）纯碱）纯碱C3.3.下列说法正确的是（下列说法正确的是（）（A A）SiOSiO2 2是酸性氧化物，它不溶于水也是酸性氧化物，它不溶于水也不溶于任何酸不溶于任何酸（B B）SiOSiO2 2是制造玻璃的主

19、要原料之一，是制造玻璃的主要原料之一，它在常温下与它在常温下与NaOHNaOH溶液不反应溶液不反应（C C）因高温时）因高温时SiOSiO2 2与与NaNa2 2COCO3 3反应放出反应放出COCO2 2，所以所以H H2 2SiOSiO3 3酸性比酸性比H H2 2COCO3 3强强（D D）COCO2 2通入水玻璃中可得原硅酸通入水玻璃中可得原硅酸D作业：复习题、质量检测作业：复习题、质量检测再再 见见在我的印象里，他一直努力而自知，每天从食堂吃饭后，他总是习惯性地回到办公室看厚厚的专业书不断提升和充实自己，他的身上有九零后少见的沉稳。同事们恭喜他，大多看到了他的前程似锦，却很少有人懂得

20、他曾经付出过什么。就像说的：“如果这世上真有奇迹，那只是努力的另一个名字，生命中最难的阶段，不是没有人懂你，而是你不懂自已。”而他的奇迹，是努力给了挑选的机会。伊索寓言中，饥饿的狐狸想找一些可口的食物，但只找到了一个酸柠檬，它说，这只柠檬是甜的，正是我想吃的。这种只能得到柠檬，就说柠檬是甜的自我安慰现象被称为：“甜柠檬效应”。一如很多人不甘平庸，却又大多安于现状，大多原因是不知该如何改变。看时，每个人都能从角色中看到自已。高冷孤独的安迪，独立纠结的樊胜美，乐观自强的邱莹莹，文静内敛的关睢尔，古怪精灵的曲筱绡。她们努力地在城市里打拼，拥有幸或不幸。但她依然保持学习的习惯，这样无论什么事她都有最准

21、确的判断和认知；樊胜美虽然虚荣自私，但她努力做一个好HR，换了新工作后也是拼命争取业绩；小蚯蚓虽没有高学历，却为了多卖几包咖啡绞尽脑汁；关睢尔每一次出镜几乎都是在房间里戴着耳机听课，处理文件；就连那个嬉皮的曲筱潇也会在新年之际为了一单生意飞到境外其实她们有很多路可以走：嫁人，啃老，安于现状。但每个人都像个负重的蜗牛一样缓缓前行，为了心中那丁点儿理想拼命努力。今天的努力或许不能决定明天的未来，但至少可以为明天积累，否则哪来那么多的厚积薄发和大器晚成？身边经常有人抱怨生活不幸福，上司太刁，同事太蛮，公司格局又不大，但却不想改变。还说：“改变干嘛？这个年龄了谁还能再看书考试，混一天是一天吧。”一个“

22、混”字就解释了他的生活态度。前几天我联系一位朋友，质问为什么好久不联系我？她说自已每天累的像一条狗，我问她为什么那么拼？她笑：“如果不努力我就活得像一条狗了。”恩，新换的上司，海归，虽然她有了磨合几任领导的经验，但这个给她带来了压力。她的英语不好，有时批阅文件全是大段大段的英文，她心里很怄火，埋怨好好的中国人，出了几天国门弄得自己像个洋鬼子似的。上司也不舒服，流露出了嫌弃她的意思，甚至在一次交待完工作后建议她是否要调一个合适的部门？她的脸红到了脖子，想着自己怎么也算是老员工，由她羞辱？两个人很不愉快。但她有一股子倔劲，不服输，将近40岁的人了，开始拿出发狠的学习态度，报了个英语培训班。回家后捧

23、着英文书死啃，每天要求上中学的女儿和自己英语对话，连看电影也是英文版的。功夫不负有心人，当听力渐渐能跟得上上司的语速，并流利回复，又拿出漂亮的英文版方案，新上司看她的眼光也从挑剔变柔和，某天悄悄放了几本英文书在她桌上，心里突然发现上司并没那么讨厌。心态好了，她才发现新上司的优秀，自从她来了后，部门业绩翻了又翻，奖金也拿到手软，自己也感觉痛快。她说：这个社会很功利，但也很公平。别人的傲慢一定有理由，如果想和平共处，需要同等的段位，而这个段位，自己可能需要更多精力，但唯有不断付出，才有可能和优秀的人比肩而立。人为什么要努力？一位长者告诉我：“适者生存。”这个社会讲究适者生存，优胜劣汰。虽然也有潜规

24、则，有套路和看不见的沟沟坎坎，但一直努力的人总会守得云开见月明。有些人明明很成功了，但还是很拼。比如剧中的安迪，她光环笼罩，商场大鳄是她的男闺蜜，不离左右，富二代待她小心呵护，视若明珠，加上她走路带风，职场攻势凌历，优秀得让身边人仰视。这样优秀的人，不管多忙，每天都要抽出两个小时来学习。她的学习不是目的，而是能量，能让未来的自己比过去更好一些。现实生活中，努力真的重要，它能改变一个人的成长轨迹，甚至决定人生成败。有一句鸡汤：不着急，你想要的，岁月都会给你。其实，岁月只能给你风尘满面，而希望，唯有努力才能得到！9、懂得如何避开问题的人，胜过知道怎样解决问题的人。在这个世界上，不知道怎么办的时候，

25、就选择学习，也许是最佳选择。胜出者往往不是能力而是观念！在家里看到的永远是家，走出去看到的才是世界。把钱放在眼前，看到的永远是钱，把钱放在有用的地方，看到的是金钱的世界。给人金钱是下策，给人能力是中策，给人观念是上策。财富买不来好观念，好观念能换来亿万财富。世界上最大的市场，是在人的脑海里！要用行动控制情绪，不要让情绪控制行动；要让心灵启迪智慧，不能让耳朵支配心灵。人与人之间的差别，主要差在两耳之间的那块地方！人无远虑，必有近忧。人好的时候要找一条备胎，人不好的时候要找一条退路；人得意的时候要找一条退路，人失意的时候要找一条出路！孩子贫穷是与父母的有一定的关系，因为他小的时候，父母没给他足够正

26、确的人生观。家长的观念是孩子人生的起跑线！有什么信念，就选择什么态度；有什么态度，就会有什么行为；有什么行为，就产生什么结果。要想结果变得好，必须选择好的信念。播下一个行动，收获一种习惯；播下一种习惯，收获一种性格；播下一种性格，收获一种命运。思想会变成语言，语言会变成行动，行动会变成习惯，习惯会变成性格。性格会影响人生！习惯不加以抑制，会变成生活的必需品，不良的习惯随时改变人生走向。人往往难以改变习惯，因为造习惯的就是自己，结果人又成为习惯的奴隶！人生重要的不是你从哪里来，而是你到哪里去。当你在埋头工作的时侯，一定要抬头看看你去的方向。方向不对，努力白费！你来自何处并不重要，重要的是你要去往

27、何方，人生最重要的不是所站的位置，而是所去的方向。人只要不失去方向，就永远不会失去自己！这个世界唯一不变的真理就是变化，任何优势都是暂时的。当你在占有这个优势时，必须争取主动，再占据下一个优势，这需要前瞻的决断力，需要的是智慧！惟一能移山的方法就是：山不过来，我就过去。人生最聪明的态度就是：改变可以改变的一切，适应不能改变的一切！是产生在人的思想里。你没找到路，不等于没有路，你想知道将来要得到什么，你必须知道现在应该先放弃什么！把人抛入最低谷时，往往是人生转折的最佳期。谁能积累能量，谁就能获得回报；谁若自怨自艾，必会坐失良机！人人都有两个门：一个是家门，成长的地方；一个是心门，成功的地方。能赶走门中的小人，就会唤醒心中的巨人！要想事情改变，首先自己改变，只有自己改变，才可改变世界。人最大的敌人不是别人，而是自己，只有战胜自己，才能战胜困难！