【课件】第五章 第三节 无机非金属材料 课件 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第五章第三节无机非金属材料新课导入无机非金属材料学习任务1：学习硅酸盐产品的类别、原料、组成、应用1、阅读教材19页内容，学习交流以下两点：（1）传统无机非金属材料指什么？包括哪些类别的物质？（2）学习“资料卡片”，学习硅酸盐的结构，思考、讨论：硅酸盐材料有什么特点？是由什么结构特点决定的？一、硅酸盐材料陶瓷玻璃水泥硅酸盐的结构在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧

结构，Si在中心，O在四面体的4个顶角，每个Si结合

个O，每个O结合

个Si。2大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。四面体4结构决定性质学习任务1：学习硅酸盐产品的类别、原料、组成、应用2、阅读教材20—21页中陶瓷、玻璃和水泥的相关内容，讨论、对比它们各自的原料、主要成分及用途。产品原料制取设备主要成分用途陶瓷______________

含水的铝硅酸盐玻璃_____________________水泥______________硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)1.1陶瓷黏土（含水的铝硅酸盐）原料制作用途高温烧结建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具陶瓷12原料设备纯碱、石灰石、石英砂玻璃窑3原理复杂物理和化学变化4成分Na2SiO3

、CaSiO3

、SiO21.2玻璃5用途建筑材料、光学仪器、各种器皿、玻璃纤维加入原料

玻璃特性

用途铅光学玻璃：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建筑和装饰（Co2O3、CuO）1.2玻璃1.3水泥123原料原理设备黏土、石灰石复杂的物理、化学变化水泥回转窑46石膏混凝土条件5高温煅烧调节水泥硬化速率水泥、沙子、碎石和水产品原料设备主要成分应用陶瓷______________

含水的铝硅酸盐玻璃_____________________水泥______________硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)黏土建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等纯碱、石灰石和石英砂Na2SiO3、CaSiO3和SiO2建筑材料、光学仪器、各种器皿、制造玻璃纤维等黏土、石灰石和辅料（石膏）大量用于建筑和水利工程小结陶瓷窑玻璃窑水泥回转炉(1)硅酸盐是由硅、氧和金属组成的混合物()(2)硅酸盐结构较为复杂，大多不溶于水，化学性质很稳定()(3)水泥与玻璃的共同原料是石灰石，水泥与陶瓷的共同原料是黏土()(4)陶瓷、玻璃、水泥的生产都需要在高温下进行()(5)玻璃和水泥生产中都发生复杂的物理和化学变化()【判断正误】×√√√√二、新型无机非金属材料高纯度的含硅元素：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。学习任务2：学习新型无机非金属材料1、阅读教材21—22页中硅和二氧化硅的相关内容。讨论以下问题：（1）描述硅在周期表中的位置，讨论硅的导电性和硅为什么是应用最广泛的半导体材料。（2）硅在自然界中以什么形式存在？如何制备粗硅？为什么除去晶体硅中的杂质制成高纯硅？（3）学习资料卡片“高纯硅的制备”，结合反应原理，想一想反应生成的氢气和氯化氢是否可以循环利用。（4）高纯硅有哪些用途？（5）二氧化硅有什么用途？2.1硅和二氧化硅（1）硅元素的结构与存在翻看元素周期表，找出硅元素的位置，画出其原子结构示意图，并与碳原子比较。第三周期、第IVA族，处于金属和非金属的分界线位置硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间,是应用最为广泛的半导体材料。CSi学习任务2：学习新型无机非金属材料1、阅读教材21—22页中硅和二氧化硅的相关内容。讨论以下问题：（1）描述硅在周期表中的位置，讨论硅的导电性和硅为什么是应用最广泛的半导体材料。（2）硅在自然界中以什么形式存在？如何制备粗硅？为什么除去晶体硅中的杂质制成高纯硅？（3）学习资料卡片“高纯硅的制备”，结合反应原理，想一想反应生成的氢气和氯化氢是否可以循环利用。（4）高纯硅有哪些用途？（5）二氧化硅有什么用途？硅元素含量在地壳中居

。硅是亲氧元素，在自然界中没有游离态，主要以

和

的形式存在。硅酸盐矿石水晶玛瑙2.1硅和二氧化硅（1）硅元素的结构与存在第二位硅酸盐氧化物硅单质的物理性质：①灰黑色，有金属光泽的固体②硅的结构类似于金刚石，熔、沸点高，硬度大（2）单质硅的工业制备2.1硅和二氧化硅石英砂粗硅SiHCl31800-2000℃焦炭300℃HCl高纯硅1100℃H2涉及的主要化学反应：①SiO2+2C

Si(粗)+2CO↑②Si+3HClSiHCl3+H2③SiHCl3+H2

Si(纯)+3HCl98%三氯硅烷思考：工业上利用焦炭与SiO2在高温下反应制备粗硅，由此能否说明碳的还原性大于硅？提示：氧化性、还原性的强弱，必须是在通常的情况下发生的反应，上述反应是在高温条件下发生的，故不能比较还原性的强弱。①②③学习任务2：学习新型无机非金属材料1、阅读教材21—22页中硅和二氧化硅的相关内容。讨论以下问题：（1）描述硅在周期表中的位置，讨论硅的导电性和硅为什么是应用最广泛的半导体材料。（2）硅在自然界中以什么形式存在？如何制备粗硅？为什么除去晶体硅中的杂质制成高纯硅？（3）学习资料卡片“高纯硅的制备”，结合反应原理，想一想反应生成的氢气和氯化氢是否可以循环利用。（4）高纯硅有哪些用途？（5）二氧化硅有什么用途？（3）单质硅的用途集成电路的芯片

晶体管Si导电性介于导体和半导体之间，是良好的半导体材料，是

技术和

技术的关键材料。硅太阳能电池CPU2.1硅和二氧化硅信息新能源（4）二氧化硅（1）存在形式硅藻土石英、水晶、玛瑙、沙子结晶形：无定形：统称硅石（2）空间构型：硅氧四面体（空间网状）熔沸点高、硬度大、不溶于水（3）物理性质：（5）用途：（4）化学性质：稳定、不活泼生产

、石英坩埚、玻璃仪器等2.1硅和二氧化硅光导纤维学习任务2：学习新型无机非金属材料2、阅读教材23页的相关内容。讨论以下问题：（1）为什么碳化硅陶瓷的硬度很大？碳化硅有哪些用途？（2）阅读“科学.技术.社会”，还有哪些新型陶瓷？分别有哪些成分、性能和用途？2.2新型陶瓷

和

通过共价键连接结构：性能砂纸和砂轮的磨料SiC碳化硅（金刚砂）高温抗氧化性能硬度大耐高温结构材料耐高温半导体材料新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在

等方面有很多新的特性和功能。光学、热学、电学、磁学碳原子硅原子类别成分性能应用高温结构陶瓷压电陶瓷透明陶瓷超导陶瓷SiCSi3N4某些金属氧化物耐高温、抗氧化、耐腐蚀火箭发动机、高温电极材料钛酸盐、锆酸盐实现机械能与电能的相互转化滤波器、扬声器、点火器氧化铝、氧化钇氮化铝、氟化钙优异的光学性能、耐高温，绝缘性好高压钠灯、激光器、高温探测窗某临界温度下电阻为零，超导性电力、交通、医疗2.2新型陶瓷资料卡片YBa2Cu3O7-δ，Bi2Sr2Ca2Cu3O10，Tl2Ba2Ca2Cu3O10学习活动2：学习新型无机非金属材料3、阅读教材23—24页中纳米材料的相关内容，讨论以下内容：（1）什么是富勒烯？富勒烯的代表物是什么？（2）碳纳米管结构特点是什么？有哪些用途？（3）石墨烯的结构特点是什么？具有什么性质？有哪些用途？2.3碳纳米材料碳纳米材料富勒烯碳纳米管由

构成的一系列笼形分子的总称，开启了碳纳米材料研究和应用的新时代由

卷成的管状物有相当高的

和优良的

，可用于生产复合材料、电池和传感器等。石墨烯

厚度的单层石墨电阻率

，热导率

，具有很高的强度；应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面。（代表物

）碳原子C60石墨片层只有一个碳原子直径强度电学性能低高1.氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2发生反应生成SiF4气体和H2O。请写出该反应的化学方程式。想一想，为什么可以用氢氟酸溶蚀玻璃生产磨砂玻璃？SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O拓展学习2.SiO2可与强碱反应，也能与氢氟酸反应，推断SiO2为两性氧化物是否正确?不正确。因为二氧化硅跟氢氟酸反应产物不是盐和水，所以不属于两性氧化物，但是属于酸性氧化物。思考与交流：氢氟酸是唯一

一种能和SiO2反应的酸实验室不用玻璃瓶盛装氢氟酸，应该用

盛装塑料瓶SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2OSiO2＋CaO=CaSiO3高温3.实验室盛NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞不用玻璃塞？Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，具有黏结力强、耐高温等特性，可以用作黏合剂和防火剂。NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，硅酸钠水溶液有粘性，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。注意：不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，如NaOH、KOH、Na2CO3、Na2SiO3溶液等SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O拓展学习1.二氧化硅是酸性氧化物，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3，那如何制备H2SiO3呢？SiO2不溶于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与酸反应制得的，如：2.如何以SiO2为主要原料制取硅酸?写出反应的化学方程式。SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2ONa2SiO3＋2HCl＝H2SiO3↓＋2NaCl拓展提升酸性：碳酸>硅酸CO2＋H2O＋Na2SiO3＝H2SiO3↓＋Na2CO3Na2SiO3＋2HCl＝H2SiO3↓＋2NaCl首先制备出可溶性硅酸盐硅酸脱水后可制得硅胶，可作为干燥剂及催化剂载体。探究：如何设计实验证明H2CO3的酸性大于H2SiO3?盐酸CaCO3Na2SiO3溶液【思考】1、这个装置能否证明非金属性：C>Si？那能否证明非金属性：Cl>C>Si？饱和NaHCO3溶液2、写出试管中的离子方程式：SiO32-＋CO2

（少量）＋H2O＝H2SiO3↓＋CO32-能不能分类—酸性氧化物价态—最高价(氧化性)特性—与氢氟酸反应SiO2SiO2＋2C===Si+2CO↑高温SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O二氧化硅的化学性质SiO2＋2NaOH==Na2SiO3＋H2OSiO2＋CaO===CaSiO3高温SiO2+Na2CO3

===Na2SiO3+CO2高温用途：光导纤维、石英坩埚、水晶饰品、玛瑙饰品归纳总结1、

盛放下列试剂的试剂瓶能用磨口玻璃塞的是（

）A.氢氧化钠溶液B.盐酸C.硅酸钠溶液D.氢氟酸B当堂检测2、要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（）A.纯碱溶液B.盐酸C.硫酸D.苛性钠溶液3、下列物质的变化，不能通过一步化学反应完成的是（）A.CO2→H2CO3B.SiO2→Na2SiO3

C.Na2O→Na2CO3D.SiO2→H2SiO3BD1.硅在无机非金属材料中一直扮演着重要角色，被誉为无机非金属材料的主角。下列物品的制造用到硅单质的是(

)A.玻璃制品 B.石英钟表C.计算机芯片 D.光导纤维√课堂达标2.下列有关水泥的说法不正确的是(

)A.制造水泥的主要原料是石灰石、纯碱和黏土B.普通水泥的主要成分是钙的硅酸盐和铝酸盐C