【公开课】硅酸盐材料+晶体硅（课件）高一化学（人教版2019必修第二册）

走进奇妙的化学世界必修第二册第五章化工生产中的重要非金属第三节

无机非金属材料材料按照化学组成和特性来分：无机非金属材料金属材料高分子材料：传统无机非金属材料新型无机非金属材料塑料、合成橡胶、合成纤维材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。你知道这些地标性建筑用到了哪些材料吗？从组成上来看，无机非金属材料大多含硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学电学等性能。传统的无机非金属材料多为硅酸盐。硅氧四面体结构具有特殊性，决定了大多数硅酸盐材料具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点

学习

目标第1课时硅酸盐材料晶体硅PART01PART02通过阅读和讨论，了解陶瓷、玻璃、水泥等传统硅酸盐材料的生产原料、性能和主要用途，知道玻璃的主要成分，感受传统硅酸盐材料在城乡建设中发挥的重要作用通过学习，了解晶体硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳纳米材料的性能和用途，感受新型无机非金属材料的奇特性能在高科技领域所发挥的重要作用，激发学习化学的兴趣一、硅酸盐概述☆物理性质易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色黏稠的液体，黏性很强。☆化学性质硅酸钠水溶液呈碱性，易吸收空气中CO2而变质Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3☆具体应用①Na2SiO3溶液（水玻璃）——木材防火、黏胶剂等②制备硅酸：硅酸盐硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般都不溶于水，化学性质很稳定最简单的硅酸盐—Na2SiO3普通玻璃Na2CaSi6O14石棉Mg3CaSi4O12黏土Al2Si2H4O9长石K2Al2Si6O16硅酸盐的丰富性和复杂性知识拓展--硅酸盐的表示方法e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539硅酸盐矿物的成分复杂，多用氧化物的形式表示它们的组成，如：硅酸钠（Na2SiO3）→Na2O·SiO2高岭石（Al2H4Si2O9）→Al2O3·2SiO2·2H2O钾云母（KH2Al3Si3O12）→K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O常见硅酸盐材料e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539陶瓷玻璃水泥学习任务一传统的无机非金属材料传统的无机非金属材料--硅酸盐材料陶瓷陶瓷是以黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐）为主要原料，经高温烧结而成。目前仍应用于广泛的生产生活中，如：生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁器等。陶瓷原料：历史：应用：黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)青花瓷、唐三彩生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等China反应条件：高温烧结瓷都新石器时代就能烧制唐宋时期达到鼎盛：性质

陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。汝哥钧定瓷器官玻璃e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2,它是以纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的化学变化而制得。可用于生产建筑材料、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。含铅的原料制造光学玻璃，透光性好、折射率高，用于制作眼睛、照相机、光学仪器的透镜。加入硼酸盐制造耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃，用于实验室所用玻璃仪器。加入金属氧化物或盐，制造彩色玻璃，用于建筑装饰。FewWordsAboutOurCompanye7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539制造玻璃主要反应玻璃原料：工业设备：应用：纯碱、石灰石和石英砂玻璃窑主要成分：生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料等Na2SiO3、CaSiO3、SiO2反应条件：高温熔融SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑加入元素或物质

玻璃特性

用途含铅原料光学玻璃:透光性好,折射率高制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜硼酸盐耐化学腐蚀、耐温度急剧变化制造可用于实验室使用的玻璃仪器金属氧化物或盐彩色玻璃用于建筑和装饰特种玻璃

（Co2O3、CuO）性能：玻璃无固定的熔沸点，在一定温度范围内软化。主要反应：水泥CreativeteamCreativeteame7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539普通硅酸盐水泥的生产以黏土和石灰石为主要原料。二者与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量的石膏调节水泥硬化速度，再研磨成细粉即可得到普通水泥。水泥、沙子、碎石、水混合可制得混凝土，大量用于建筑和水利工程。水泥原料：工业设备：黏土、石灰石、石膏水泥回转窑混凝土：水泥、沙子和碎石等与水混合石膏的作用：条件：高温煅烧调节水泥硬化速率水泥是一种非常重要的建筑材料。万丈高楼平地起，穿针引线是水泥。2.关于水泥的认识(1)水泥具有吸水性,在空气中吸水发生复杂的物理、化学变化而失去了原有

的性质,因而变硬的水泥不能使用。(2)水泥不能抗酸的腐蚀是因为水泥的成分中有碳酸盐,碳酸盐与酸反应会放

出CO2。水泥砂浆：水泥、沙子和水的混合物混凝土：水泥、沙子、碎石的混合物信息化时代的每一件高科技通讯设备都离不开一个小小的芯片，那么芯片是用什么材料制成的呢？学习任务二新型无机非金属材料

随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系，一系列新型无机非金属材料相继问世。高纯度的含硅元素的材料：单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能。含碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域广泛应用。Si硅硅在自然界主要以硅酸盐（如地壳中的大多数矿物质）和氧化物（如水晶、玛瑙）的形式存在。自然界中不存在游离态的硅。通过下列图片总结归纳出硅元素在自然界中的存在形式思考交流SiSi元素游离态游离态和化合态化合态存在形态?OSi亲氧元素硅是一种亲氧元素,在自然界中它总是与氧相互化合的，因此硅都以化合态存在于自然界，主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。Creativeteame7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539玛瑙水晶单质硅有晶体硅和无定形硅两种（单质硅的两种形态）硅的氧化物和硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳总量的90%以上。高岭石硅e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539硅是良好的，且用于最为广泛的半导体材料硅e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539金刚石外观形态金刚石内部碳原子排列情况高纯硅外观形态硅晶体内部硅原子排列情况金刚石的物理性质：硬度

，质地

，熔点

。大脆高晶体硅的物理性质：硬度

，质地

，熔点

。大脆高（1410℃）晶体硅呈灰黑色，有金属光泽,是良好的半导体材料。硅的化学性质在常温下只能与氟气(F2)、HF、氢氧化钠反应，加热时能与氧气、氯气反应。①稳定性：常温下三反应Si+2F2==SiF4Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑Si+4HF==SiF4↑+2H2↑(与唯一酸反应)②还原性：加热(高温)三反应加热Si+Cl2==SiCl4加热Si+O2==SiO2高温Si+C==SiC(金刚砂)高纯硅的制备

工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。如何制备高纯度的硅？工业上用焦炭还原石英砂可知制得含有少量杂质的粗硅⑴SiO2+2C==Si+2CO↑(粗硅)高温