1、目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,一,二,三,一、新型陶瓷1.新型陶瓷概述新型陶瓷已突破了以Si和O两种元素为主的传统组成体系,进一步提高了陶瓷的性能,现代科技赋予陶瓷在光、电、磁、化学和生物学等方面新的特性和功能。2.碳化硅(1)碳化硅的化学式为SiC,又称金刚砂,其结构与金刚石相似,硬度高,化学性质稳定,耐2 000 的高温,可作航天器的涂层材料。,目标导航,预习导引,一,二,三,3.氮化硅(1)氮化硅的化学式为Si3N4,工业上常用的制造方法有:(2)特性与用途:熔点高,硬度大,化学性质稳定,在高温时仍可保持室温时的强度和硬度,可用于制造轴承、汽轮机叶片和发动机受热面等。,目标导航
2、,预习导引,一,二,三,新型陶瓷是否是陶瓷?提示：新型陶瓷材料从化学组成上来看已经不属于传统硅酸盐陶瓷材料了,只是它们多数也具有一般硅酸盐材料的耐高温、强度高、耐腐蚀的特性,并且从外观上与传统的硅酸盐陶瓷一样不具有金属光泽,都属于脆性材料,容易碎裂等。广义上陶瓷是用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称,所以新型陶瓷材料按照陶瓷的广义定义来看仍然属于陶瓷材料。,目标导航,一,二,预习导引,三,二、现代信息基础材料单晶硅,目标导航,一,二,预习导引,三,三、石墨、金刚石和C60新材料诞生新科技1.人造金刚石的方法(1)在特殊条件下,可使石墨转变成金刚石。(2)化学气相沉积法制造金刚石薄
3、膜的原理为CH4 C(金刚石)+2H2。2.C60材料(1)C60可与H2发生加成反应,C60可能成为新型贮氢材料。(2)K3C60具有超导性,由此可开发高温超导材料。(3)碳纳米管具有更大的韧性。,目标导航,一,二,预习导引,三,讨论金刚石和石墨在生产和生活中的应用,并说明这些应用主要利用了它们的哪些性质?提示：金刚石是最硬的天然物质,可作研磨材料;石墨是一种非常软而滑腻的物质,可作润滑材料。金刚石是电的绝缘体,不易导热;而石墨则是电导体,导热性好,常作电极材料。,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,一、含硅元素的新型无机非金属材料1.碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷的综合比较,知识精要,
4、思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,2.现代信息基础材料单晶硅(1)晶体硅的性质和用途性质:晶体硅是带有金属光泽的灰黑色固体,熔点高,硬度大,有脆性。硅的化学性质不活泼,可与氟气、氢氟酸和强碱反应;在加热条件下可与O2、Cl2、C等反应。用途:硅是目前半导体工业最主要的基础材料,可用于制造晶体管、集成电路、硅整流器、太阳能电池等。,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,(2)制备和提纯,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,1.生产氮化硅陶瓷时能否在空气中加强热使N2与Si反应?答案：不能。因为制备Si3N4陶瓷需要控制温度
5、在1 300 左右,如果有空气存在,Si可与O2反应生成SiO2。2.在3C+SiO2 SiC+2CO的反应中,被氧化的C和被还原的C的物质的量之比为多少?答案：反应中有3 mol C参加反应,其中1 mol C转化为SiC,被还原;2 mol C转化为CO,被氧化,故被氧化的C和被还原的C的物质的量之比为21。,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,【例1】 下列对材料的特性及用途的叙述不正确的是 ()(导学号52690049)A.氧化铝陶瓷具有两性,因此可用来制造人造牙齿B.氮化硅陶瓷耐高温且不易传热,可用于制造柴油机部件C.光导纤维传导光的能力很强,是非常好的通讯材料D.人造刚
6、玉硬度高,可用于制造刚玉球磨机思路点拨新型无机非金属材料是人们根据生活的需要,利用先进的科学技术,由无机物研制出的一些具有特殊结构、特殊功能的新材料。理解这一概念须注意以下几点:(1)新型无机非金属材料属于无机物;(2)新型无机非金属材料是高科技产品;(3)新型无机非金属材料具有特殊结构、特殊功能。,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,解析：氧化铝陶瓷用来制造人造牙齿的原因是它具有很高的硬度及具有良好的生物相容性而不是由于其两性;氮化硅陶瓷耐高温且不易传热,所以用于制造柴油机部件时不需要冷却,损失的能量小;光导纤维传导光的能力很强,在通讯时用于传导光信号;人造刚玉(氧化铝)硬度高,
7、所以可用作球磨机材料。答案：A,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,在高新技术蓬勃发展的今天,陶瓷材料被称为“支撑未来高新技术的尖端材料”,广泛应用在航空、航天、信息、医疗、交通运输等许多领域,下列说法中正确的是()A.新型陶瓷材料和传统陶瓷材料都是硅酸盐材料B.新型陶瓷材料又叫精细陶瓷或高性能陶瓷C.制造新型陶瓷制品的原料以天然矿物为主D.现在已经制造出的新型陶瓷材料大都性能优异,具有很好的延性和超塑性,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,解析：新型陶瓷材料的化学组成已经远远超出了硅酸盐的范围,不再是传统的硅酸盐材料,故
8、A是错误的。制造新型陶瓷制品所用的原料已从天然矿物发展为人工合成的超细、高纯的化工原料,故C错误。目前,人们成功制造出的许多新型陶瓷材料,虽然性能优异,但仍然属于脆性材料,延性不会很好,故D错误。答案：B,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,二、金刚石、石墨、C60的性质比较金刚石、石墨、C60的性质与用途,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,1.讨论金刚石和石墨在生产和生活中的应用主要利用了它们的哪些性质?答案：石墨可以作电极,主要利用了石墨的导电性,作润滑剂、铅笔芯主要利用了石墨质软、有滑腻感的性质。利用金刚石的硬度较大,可用作切割工具、刻刀、钻头等。2.为什么金刚
9、石不导电而石墨能导电?答案：金刚石晶体中每个碳原子最外层的4个电子都与其他4个碳原子成键,而石墨中每个碳原子与其他的3个碳原子成键,剩余的1个电子可以形成“自由电子”,在固体中自由移动,在接通电源后,定向移动,从而导电。,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,【例2】 碳纳米管是由一种纳米尺度的、具有完整分子结构的新型碳纳米材料制成,它是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体,具有质轻、可弯曲、强度好、弹性强的特点。下列关于碳纳米管的可能用途不正确的是 ()(导学号52690050)A.用它可制造攀登月球的“太空天梯”B.能解决室温下,低气压、高容量储存氢气的难题C.作为优秀的绝缘材
10、料D.制造电脑芯片可大大提升计算机系统的计算能力,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,解析：由于碳纳米管具有质轻、可弯曲、强度好、弹性强的特点,所以它可以制成强度很大、质量较小的绳索,制造攀登月球的“太空天梯”;又由于碳纳米管是由一层碳原子卷曲而成的无缝、中空的管体,所以在管体内能安全地储存氢气;它是一层碳原子卷曲而成的管体,因而可以联想到碳纳米管相当于是由石墨的一层碳原子卷曲而成的管体,所以它应像石墨一样能够导电,可以用于制造电器部件。答案：C,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料(结构示意图如下图所示),可由石墨剥离而成,具有极好的应用前景。下列说法正确的是()A.石墨烯与石墨互为同位素B.0.12 g石墨烯中含6.021023个碳原子C.石墨烯是一种有机物D.石墨烯中碳原子间以共价键结合解析：A项,同位素的讨论范畴是原子,石墨烯与石墨是单质,互为同素异形体;B项,0.12 g石墨烯的物质的量为0.01 mol,所含碳原子数为0.01NA;C项,石墨烯为碳的单质,C错误。答案：D,
