5.3无机非金属材料++课件+++【知识精研+拓展延伸】高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

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。在科学技术不断发展的今天，硅与我们生活密切相关，日常使用的碗碟、窗户上的玻璃、建造房屋所用的水泥等。5G——新一代移动通信技术给光纤通信行业带来新机遇大幅提升移动互联网业务能力有力支撑数字经济蓬勃发展开启万物互联的新时代你知道光纤的成分是什么吗1.

认识硅酸盐的结构一、硅酸盐的结构与性质（1）硅酸盐结构：Si和O构成了硅氧四面体结构。

（2）硅酸盐材料的性质：大多数硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等。结构决定性质

二、硅酸盐材料1.陶瓷硅酸盐产品原料主要设备或生产条件应用陶瓷黏土（主要成分：含水的铝硅酸盐）高温烧结生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等我国具有悠久的陶瓷制造历史，陶瓷制品享誉国内外。盲道砖高压输电线路使用了陶瓷绝缘材料瓷器绚丽多彩的陶瓷，为什么是在烧制前在坯体上涂彩釉?讨论2.玻璃硅酸盐产品原料主要设备或生产条件应用玻璃（主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2）纯碱、石灰石和石英砂在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化生产建筑材料、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等（1）玻璃的认识生产玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英砂（SiO2），而玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，那么在生产过程中发生了怎样的反应？试写出反应的化学方程式。SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑高温SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑高温思考种类在玻璃中加入的元素或物质玻璃特性用途光学玻璃含铅原料透光性好，折射率高制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜硼玻璃硼酸盐耐化学腐蚀、耐温度急剧变化制造可用于实验室使用的玻璃仪器彩色玻璃金属氧化物或盐呈现不同的颜色用于建筑和装饰钢化玻璃无机械强度高、弹性好、热稳定性好、碎后不易伤人、可发生自爆常用作建筑物的门窗、隔墙、幕墙及橱窗、家具等（2）特种玻璃及其用途光学玻璃彩色玻璃硼玻璃思维拓展玻璃认识中的几个易错点：（1）钢化玻璃的主要成分与普通玻璃完全相同。（2）玻璃试剂瓶不能盛放氢氟酸，因为氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应。（3）碱性溶液不能保存于带玻璃塞的试剂瓶中。3.水泥结合生活中水泥的应用，认识水泥的常识硅酸盐产品水泥原料黏土、石灰石、石膏（调节水泥的硬化速率）主要设备或生产条件水泥回转窑中煅烧主要化学成分(3CaO·SiO2)、硅酸三钙(2CaO·SiO2)、硅酸二钙(3CaO·Al2O3)铝酸三钙应用水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程水泥的主要成分是不是氧化物？思考3CaO·SiO2（硅酸三钙）

Ca3SiO5

2CaO·SiO2（硅酸二钙）

Ca2SiO4

3CaO·Al2O3（铝酸三钙）

Ca3Al2O6

复杂的氧化物（如矿物等）成分往往用氧化物的形式表示它们的化学组成，实际上是盐，和化学式上的部分氧化物是不同的物质。拓展“玛瑙”早期被书写成“马脑”。因“色如马脑，故从彼名。自佛经传入中国后，翻译人员考虑到“马脑属玉石类”,于是巧妙地译成“玛瑙”。玛瑙的主要成分为二氧化硅，由于与水化二氧化硅(硅酸)交替而常重复成层。因其夹杂氧化金属，颜色可从极淡色以至暗色。提示：二氧化硅不与水反应，故应先与碱(如NaOH溶液)反应生成硅酸盐，再与酸(如盐酸)反应生成硅酸。如何由二氧化硅制取硅酸(H2SiO3)?三、新型无机非金属材料(1)硅元素含量存在特点地壳中含量仅次于氧，居于第二位以化合态存在，主要是二氧化硅和硅酸盐硅原子最外层有4个电子，既不易失去也不易得到电子，主要形成四价的化合物1.硅和二氧化硅(2)高纯硅的制备石英砂粗硅焦炭高纯硅HClH2SiHCl31800~2000℃300℃1100℃（粗硅制备）①SiO2+2C

Si+2CO↑；③SiHCl3+H2Si+3HCl。②Si+3HClSiHCl3+H2；（3）硅和二氧化硅的用途①高纯硅：制成计算机、通信设备和家用电器等的芯片，以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。②二氧化硅：生产光导纤维。视频播放中国硅谷2.新型陶瓷碳化硅（SiC，俗称金刚砂）①结构：性质用途硬度很大用作砂纸和砂轮的磨料高温耐氧化用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石结构

耐高温的碳化硅陶瓷轴承②性质和用途新型陶瓷种类名称原料或成分优良性能用途高温结构陶瓷碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成耐高温、抗氧化、耐腐蚀等用于火箭、汽车等发动机和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用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等透明陶瓷氧化铝、氧化钇等和氮化铝、氟化铝等优异的光学性能，耐高温，绝缘性好用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等超导陶瓷具有超导性可用于电力、交通、医疗等领域知识拓展3.碳纳米材料

用C60作车轮的“纳米汽车”

动力电池

超轻海绵使用了石墨烯材料的动力电池和超轻海绵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笼形分子的总称

开启了碳纳米材料的研究和应用的新时代，如用C60作车轮的“纳米汽车”碳纳米管由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能可用于生产复合材料、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，具有很高的强度用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面，如使用了石墨烯材料的动力电池和超轻海绵等硅酸盐材料陶瓷水泥玻璃无机非金属材料新型无机非金属材料硅和二氧化硅新型陶瓷碳纳米材料从陶瓷材料发展的历史来看，经历了三次飞跃。传统无机非金属材料和新型无机非金属材料各有什么优