无机非金属材料课件2023-2024学年下学期高一化学人教版（2019）必修第二册

第五章第三节无机非金属材料

第五章化工生产中的重要非金属元素学习目标1.通过查阅资料，了解传统无机非金属材料的原料、成分等。2.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及其在高科技领域所发挥的重要作用，激发学生学习化学的兴趣。3.结合实例认识无机非金属材料在生产中的应用，体会化学给社会及人们带来的变化，培养科学态度、树立社会责任感、提高民族自豪感。新课导入陶瓷盘子玻璃外墙水泥植草砖新课导入硅太阳能电池碳纳米管（1）组成元素:多含________等元素。硅、氧（2）性能：一般具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点,以及特殊的光学、电学等性能。（3）应用：广泛应用于航空、航天、信息、医疗和新能源等高技术领域。无机非金属材料简介（2）硅酸盐材料的性质：多数具有硬度______、熔点_______、_______溶于水、化学性质________、_________等特点。（1）硅酸盐的结构:在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧________,如图所示。四面体高高难稳定耐腐蚀1.硅酸盐的结构与性能硅氧四面体的结构示意图一、硅酸盐材料2.常见的硅酸盐材料（1）陶瓷1.生产陶瓷的主要原料和方法是什么？陶瓷是以黏土为主要原料，高温烧结而成的2.陶瓷在人类的生产和生活中有哪些重要的用途？用于生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等3.根据生活经验，说一下陶瓷的性能？陶瓷硬度高、耐磨损、耐高温、化学性质稳定，但易破损交流讨论（2）玻璃产品原料主要设备主要成分用途玻璃用于生产建筑材料、光学仪器和各种器皿，还可制造玻璃纤维纯碱、石灰石、石英砂玻璃窑Na2SiO3、CaSiO3、SiO2玻璃为什么可以被人工吹成不同形状的制品？玻璃不属于晶体，没有固定的熔点，能在一定的温度范围内软化。交流讨论制造玻璃时发生以下反应：Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑。该反应能否说明H2SiO3的酸性比H2CO3强？为什么？

SiO2与Na2CO3是在高温条件下反应，且生成的产物是CO2气体，可以脱离反应体系，并不能说明H2SiO3酸性强于H2CO3思考高温玻璃种类性能用途含铅的光学玻璃制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜加入_________的玻璃耐化学腐蚀、耐高温急剧变化制实验玻璃仪器加入__________________得到的彩色玻璃建筑、装饰生产中采用不同的原料和工艺，可以制得多种具有不同性能和用途的玻璃。拓展提升透光性好，折射率高硼酸盐金属氧化物或盐(1)

制得的玻璃是混合物。(2)钢化玻璃与普通玻璃的主要成分完全相同。(3)氢氟酸能腐蚀玻璃，不能用玻璃瓶盛放。(4)碱性试剂如NaOH溶液、Na2CO3溶液什么不能用带玻璃塞的试剂瓶存放碱性试剂与玻璃塞的主要成分SiO2反应，

2NaOH＋SiO2Na2SiO3＋H2O，Na2SiO3具有黏合性，将瓶塞和试剂瓶黏在一起。易错提示港珠澳大桥使用了大量的水泥产品主要原料主要设备主要成分用途水泥黏土、石灰石水泥回转窑硅酸盐建筑和水利工程材料（3）水泥和水泥时为什么要加入石膏？调节水泥的硬化速率思考分类名称性能主要用途传统硅酸盐材料陶瓷熔点高、硬度大、耐腐蚀、性质稳定生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具玻璃透光性好、硬度大、无固定熔点生产建筑材料、光学仪器和各种器皿水泥遇水变硬，硬化后稳定建筑和水利工程归纳总结通常用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成3.硅酸盐的书写书写规则：金属氧化物写在最前面，然后写二氧化硅，最后写水，而且氧化物之间用“.”隔开例：硅酸三钙：3CaO·SiO2(1)单质硅的性质硅单质的导电性介于_______________之间，是应用最为广泛的_________材料。(2)自然界中的硅元素主要以________(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如________、_______)的形式存在。导体和绝缘体半导体硅酸盐水晶玛瑙二、新型无机非金属材料1.硅和二氧化硅(3)高纯硅的制备

其中涉及的主要化学反应为:工业制备高纯硅的原理示意图在工业生产中如何制备高纯度的硅单质？设计实验说明（粗硅制备）①SiO2+2C

Si+2CO↑；③SiHCl3+H2Si+3HCl。②Si+3HClSiHCl3+H2；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：不能。比较氧化性、还原性的强弱，必须是在通常情况下发生的反应，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。思考(4)硅和二氧化硅的用途①晶体硅：应用于信息技术和新能源技术领域，制______、______________等②二氧化硅晶体：生产____________。芯片硅太阳能电池光导纤维芯片硅太阳能电池光导纤维实验室中可用镁粉在赤热条件下还原粉状二氧化硅，用稀酸洗去多余的镁粉和生成的氧化镁，再用氢氟酸洗去未作用的二氧化硅，即得单质硅。这种方法制得的都是不够纯净的无定形硅，为棕黑色粉末。写出镁粉与二氧化硅反应的化学方程式。2Mg+SiO22MgO+Si思考新型陶瓷在组成上不一定是硅酸盐，在_______、_______、_______、_______等方面具有很多新的特性和功能。

光学热学电学磁学共价键金刚石耐高温的碳化硅陶瓷轴承碳化硅（SiC）俗称金刚砂，碳原子和硅原子通过________连接，具有类似________的结构硬度大，用作砂纸和砂轮的磨料碳化硅还耐高温，用作耐高温结构材料，耐高温半导体材料2.新型陶瓷常用的新型陶瓷类型组成性能用途高温结构陶瓷_________________或某些金属氧化物等在高温下烧结而成耐高温、抗氧化、耐磨蚀火箭或汽车的________、_______________压电陶瓷_________________等实现机械能与电能的转化_________、________、超声波探伤仪、点火器透明陶瓷具有优异的光学性能、耐高温、绝缘性好___________、__________、高温探测窗超导陶瓷在某一临界温度下电阻______，具有______性电力、交通、医疗等领域碳化硅、氮化硅钛酸盐和锆酸盐氧化铝、氧化钇或氮化铝、氟化钙为零超导发动机高温电极材料滤波器扬声器高压钠灯激光器3.碳纳米材料名称组成性能应用或用途富勒烯由碳原子构成的一系列______分子的总称如用C60作车轮的“___________”碳纳米管可看成由__________卷成的________,具有__________的直径碳纳米管的比表面积大,有相当高的______和优良的______性能可用于生产____________、__________和________等石墨烯是只有____________直径厚度的_________电阻率____、热导率____,具有______的强度如使用石墨烯材料制成的___________和__________等纳米汽车石墨片层管状物纳米尺度一个碳原子单层石墨强度电学低高很高复合材料电池传感器动力电池超轻海绵笼形物质二氧化硅二氧化碳存在岩沙，沙子，石英，水晶中空气，燃料的燃烧产物物理性质难溶于水、溶沸点高、硬度大通常情况下无色无味气体、密度比空气大、微溶于水化学性质与水不反应CO2+H2OH2CO3与酸只与氢氟酸反应：4HF+SiO2SiF4+2H2O不反应与碱SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OCO2+2NaOHNa2CO3+H2O或CO2+NaOHNaHCO3与碱性氧化物SiO2+CaOCaSiO3CO2+Na2ONa2CO3与碳SiO2+CSi+2COCO2+C2CO【知识拓展】二氧化碳与二氧化硅性质的比较(1)盛NaOH溶液的试剂瓶一般是玻璃瓶、橡胶塞，你知道这是为什么吗?(2)SiO2既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，能认为SiO2属于两性氧化物吗?提示：试剂瓶的瓶塞如果是毛玻璃，毛玻璃易