5.3 无机非金属材料 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第五章化工生产中的重要非金属元素第三节无机非金属材料传统硅酸盐材料和新型无机非金属材料新课引入思考与交流：结合视频及教材，讨论回答以下问题1.材料的分类新课引入传统无机非金属材料新型无机非金属材料塑料、合成橡胶、合成纤维等材料按照化学组成和特性来分：无机非金属材料金属材料有机高分子材料：复合材料【思考】传统无机非金属材料由什么元素组成？有什么性质？

查阅课本等相关资料，归纳硅酸盐的概念、结构及特性。一

传统无机非金属材料——硅酸盐材料硅酸盐结构Si和O构成了硅氧四面体；每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多四面体通过顶角的O相互连接；每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。大多具有耐高温、抗腐蚀、硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定等特点。硅酸盐性质硅酸盐定义：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。Na2SiO3、K2SiO3易溶于水决定1.陶瓷用途：建筑材料、

绝缘材料、

日用器皿、

卫生洁具等我国古代烧制的精美瓷器高压输电线路使用了陶瓷绝缘材料人面鱼纹彩陶盆一

传统无机非金属材料——硅酸盐材料黏土（含水的铝硅酸盐）高温烧结陶瓷窑陶瓷（铝硅酸盐）日用碗、勺、杯、盘等卫生洁具课外拓展中国是瓷器的故乡，至宋代时，是瓷业最为繁荣的时期。当时的官窑、汝窑、哥窑、钧窑和定窑并称为宋代五大名窑。其中钧窑以“入窑一色，出窑万彩”的神奇窑变著称。官窑弦纹瓶汝窑天蓝釉螭龙双耳瓶哥窑贯耳瓶钧窑紫红斑小盏定窑刻花盘口壶2.玻璃一

传统无机非金属材料——硅酸盐材料玻璃窑石英砂（SiO2）纯碱（Na2CO3）石灰石（CaCO3）混合、粉碎高温熔融玻璃（Na2SiO3、CaSiO3、SiO2）SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑生产建筑材料、光学仪器和各种器皿。应用资料卡片含铅原料的光学玻璃含硼酸盐耐化学腐蚀、耐温度剧变的玻璃含金属氧化物的彩色玻璃原料：设备：条件：主要成分：用途：黏土、石灰石

石膏（调节水泥硬化速率）水泥回转窑高温煅烧，发生复杂的物理和化学变化硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙一

传统无机非金属材料——硅酸盐材料3.水泥水泥、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二

新型非金属材料

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，是现代信息技术的基础材料。

一些材料含碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域广泛应用。（1）存在与结构

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

及

的形式存在。1.硅氧化物

硅酸盐二

新型非金属材料沙子（SiO2）水晶（SiO2）橄榄石（硅酸盐）长石（硅酸盐）玛瑙Si+14842硅单质的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，是应用最广泛的半导体材料。（2）硅元素在元素周期表中的位置1.硅二

新型非金属材料第三周期、第IVA族处于金属和非金属的过渡位置（3）粗硅的制备1.硅二

新型非金属材料SiO2＋2CSi＋2CO↑

==高温不是CO2！硅的物理性质：晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高。98%的粗硅不能满足半导体材料的要求，其中的杂质会影响其导电性能，因此必须制备高纯度的硅。但是。。。（4）高纯硅的制备1.硅二

新型非金属材料③H2①焦炭②HCl①SiO2+2CSi(粗)+2CO↑18000C~20000C②Si+3HClSiHCl3+H23000C③SiHCl3+H2Si+3HCl11000C（高纯硅99.9999999％）用途：高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。制成计算机芯片以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。2.二氧硅二

新型非金属材料（1）二氧化硅的结构硬度大、熔沸点高，常温下为固体、难溶于水、不导电。不存在二氧化硅分子，只是硅、氧的原子个数比为1:2。

（2）二氧化硅的物理性质二

新型非金属材料①酸性氧化物的通性SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O与碱溶液反应：资料卡片：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。实验室盛放碱溶液的试剂瓶，不能用玻璃塞，应使用橡胶塞。

与碱性氧化物反应生成盐：SiO2+CaO==CaSiO3

2.二氧硅（3）二氧化硅的化学性质不能与水反应得到相应的硅酸。思考与交流：那如何制得硅酸呢？Na2SiO3+2HCl===2NaCl

+H2SiO3↓原理：较强酸制较弱酸。干燥剂Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO32.二氧硅（3）二氧化硅的化学性质②与某些盐的反应：这两个反应为工业制玻璃的主要反应SiO2+Na2CO3

==

Na2SiO3+CO2↑

、SiO2+CaCO3

==

CaSiO3+CO2↑

高温高温③特性：氢氟酸是HF的水溶液，可与SiO2发生反应生成SiF4和H2O。SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O（刻蚀玻璃）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，能有效提高通讯效率。广泛应用于信息技术和新能源技术领域。（4）二氧化硅的用途二

新型非金属材料二

新型非金属材料3.新型陶瓷4.碳纳米材料详见课本1.碳纳米管、石墨烯、C60等新型碳材料具有广阔的应用前景。下列说法正确的是(

)CA.碳纳米管属于胶体

B.石墨烯属于有机化合物C.C60与金刚石互为同素异形体

D.均具有相同的熔点

随堂练习2.下列说法中，正确的是()A.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，所以二氧化硅能和水反应生成硅酸。B.泡花碱属于盐类，水溶液俗称水玻璃，可用于生产黏合剂和防火剂；硅胶可做干燥剂C.SiO2可与氢氟酸反应，所以也能与盐酸反应。D.Si和SiO2都用于制造光导纤维。B随堂练习3.由下列实验事实得出的结论正确的是()A.因为Na2CO3＋SiO2===Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强。B.由SiO2＋2C===Si＋2CO↑，可知碳的非金属性大于硅。C.CO2通入Na2SiO3溶液产生白色胶状沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3。D.实验室盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶应使用橡胶塞而不是玻璃塞，可以用氢氟酸溶液蚀玻璃生产磨砂或雕花玻璃，因此可以推出：SiO2可与NaOH溶液反应，也可与氢氟酸反应，可知SiO2为两性氧化物。高温高温C随堂练习课堂小结如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？CaCO3盐酸饱和N