【公开课】新型无机非金属材料（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

无机非金属材料你知道水晶、玛瑙、沙子的主要成分是什么吗？

看到计算机的芯片，传导电话的光缆，化学实验的玻璃仪器，你能想象得出它们都是以硅或硅的化合物材料制成的吗？除了以硅酸盐为主要成分的传统无机非金属材料外，你还知道其他无机非金属材料吗？让我们走进教材一起学习新型无机非金属材料。

学习

目标第2课时新型无机非金属材料PART01PART02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结合身边的生活用品、电子产品、建筑物等用到的无机非金属材料，感受化学就在身边，化学材料作用巨大，提高学习化学、投身国家建设的社会责任感是沙子、水晶、石英、玛瑙的主要成分，可用于制光导纤维学习任务一二氧化硅难溶于水，熔点高，硬度大。化学稳定性：化学性质很稳定，不活泼。SiO2结构OSi立体网状结构物理性质：

SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上SiO2在自然界的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。二氧化硅的用途①沙子是基本的建筑材料；

②纯净的SiO2是光学和光纤制品的基本原料；③水晶、石英和玛瑙可制作饰品和工艺品；④水晶用来制造电子工业中的重要部件。石英坩埚我也是一个普通人，

在世界上行走一圈，

能留下一点脚印，我已经心满意足。诺贝尔2009年物理学奖光纤之父高锟二氧化硅可用来生产光导纤维。光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通信效率。1.SiO2属于哪类氧化物？思考2.酸性氧化物的通性是什么？3.能否根据CO2的性质来类推SiO2的化学性质？SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O③与HF反应——唯一能与SiO2反应的酸用途：刻蚀玻璃①酸性氧化物②弱氧化性与碳酸盐反应SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2OSiO2+Na2O====Na2SiO3高温与强碱溶液反应：与碱性氧化物反应：SiO2+Na2CO3===Na2SiO3+CO2↑高温SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2↑高温工业生产玻璃原理装NaOH溶液的试剂瓶是什么样子的呢？SiO2+2C=====Si+2CO↑高温用途：制粗硅装碱性溶液的试剂瓶用橡胶塞化学性质你知道玻璃上的图案是如何刻上去的吗？氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2发生反应成SiF4和H2O。请写出该反应的化学方程式。SiO2存在形态天然二氧化硅（占地壳质量的12%）结晶形无定形硅石石英水晶玛瑙硅藻土思考与讨论1、半导体工业中，有一句行话：“从沙滩到用户”。你知道其含义吗？2、光导纤维被认为是20世纪最伟大的发明之一，它使信息高速公路在全球迅猛发展。光导纤维的主要成分是什么？碱性环境下，光导纤维为什么会失去传播信号的能力？SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O分类——酸性氧化物价态——最高价(氧化性)特性——与氢氟酸反应SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2OSiO2＋2C===Si+2CO↑SiO2＋CaO===CaSiO3SiO2高温高温二氧化硅的化学性质二氧化碳

二氧化硅

水碱碱性氧化物CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3不反应SiO2+

2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3高温HFSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O不反应CO2+H2O+Na2CO3

===2NaHCO3

SiO2+Na2CO3

====Na2SiO3+CO2↑高温SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2↑高温碳CO2+C=2COSiO2+2C====Si+2CO↑高温碳酸盐组织建设如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？CaCO3盐酸饱和Na2SiO3溶液CO2(HCl)排除干扰酸性：H2CO3>H2SiO3

组织建设自主探究如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？饱和Na2SiO3溶液CaCO3盐酸CO2(HCl)饱和NaHCO3溶液组织建设自主探究如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？饱和Na2SiO3溶液CaCO3盐酸CO2(HCl)CO2Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3(胶体)+2NaClSiNa2SiO3SiO2H2SiO3O2/△F2Na2O、NaOHH2O+CO2/HClNaOH物质类别化合价单质氧化物盐含氧酸0+4酸碱转化氧化还原转化Na2CO3C/高温SiF4HFHFNaOHSiCl4Cl2H2氯化物△硅元素的价类图SiHCl3HClH2+2新型陶瓷e7d195523061f1c0c2b73831c94a3edc981f60e396d3e182073EE1468018468A7F192AE5E5CD515B6C3125F8AF6E4EE646174E8CF0B46FD19828DCE8CDA3B3A044A74F0E769C5FA8CB87AB6FC303C8BA3785FAC64AF5424785C80615233B8BFBBF93FB15EF9F2842CC31512510A59567CDFC09C4B330B78657F3B5013869B76B2251005608998399849F59FA1FABB539学习任务二其他新型材料新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面有很多新的特性和功能。碳化硅陶瓷结构：性能碳原子和硅原子通过共价键连接高温抗氧化性能硬度大砂纸和砂轮的磨料耐高温结构材料耐高温半导体材料碳化硅SiC：俗称金刚砂类型组成性能用途高温结构陶瓷碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物耐高温、抗氧化、耐磨蚀等火箭或汽车的发动

机、高温电极材料压电陶瓷钛酸盐和锆酸盐等实现机械能与电能的相互转化滤波器、扬声器、超声波探伤器、点火器等透明陶瓷氧化铝、氧化钇或氮化铝、氟化钙具有优异的光学性能,耐高温,绝缘性好高压钠灯、激光器、高温探测窗等超导陶瓷—在某一临界温度下电阻为零,具有超导性电力、交通、医疗等领域

新型陶瓷化学趣史碳纳米碳管1991年，日本化学家饭岛博士在对石墨电弧放电实验时，发现了有单层、多层石墨卷曲而成的碳纳米碳管。纳米碳管的发现也给材料研究带来了新的变革。世界上最小的车是什么车？既不是各大汽车厂商的迷你系列轿车，也不是孩子们的玩具模型，而是由荷兰格罗宁根大学有机化学教授本·费林加研制的纳米车。它的轮轴能像汽车的轮轴一样平滑旋转，而轮轴末端是4个“巴基球”做成的轮子。“巴基球”是由60个碳原子构成的纳米级球状分子，具有很多新奇的特性，在纳米技术研究中很受科学家重视。纳米车的轮子可滚动电子显微镜下观察到的纳米汽车

碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。化学趣史C60的发现1985，美国化学家斯莫利和柯尔以及英国化学家克鲁特，通过激光照射石墨实验，发现新型单质C60分子。并在建筑设计师富勒设计球形建筑的启发下，绘制出由20个正六边形和12个正五边表构成的“笼状”分子结构，并把它命名为“富勒烯”，因分子结构形似足球，又称为“足球烯”。

1996年三个获诺贝尔化学奖。物质结构性质用途富勒烯由碳原子构成的一系列笼形分子的总称（代表物C60）具有超导性能在电学、磁学、光学等方面都有重要应用碳纳米管可看成是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能用于生产复合材料、电池和传感器等石墨烯只有一个碳原子直径厚度的单层石墨电阻率低、热导率高，具有很高的强度在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯