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

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核心素养1.了解并掌握硅、二氧化硅的性质，了解二者在生产、生活中的应用。2.根据无机非金属材料在生产、生活中的应用来研究材料的性能及应用，认识到材料对生产、生活的影响。1.通过对硅及化合物的学习培养学生论据推理与模型认知的化学核心素养。2.

通过对无机非金属材料的了解，深刻认识化学对社会可持续发展的重要的作用，培养学生科学态度和社会责任的化学核心素养。一、硅酸盐材料陶瓷玻璃水泥知识梳理硅酸盐的结构在硅酸盐中，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；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点。陶瓷原料历史应用黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)青花瓷、唐三彩生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等China反应条件高温烧结瓷都陶瓷玻璃原料工业设备应用纯碱、石灰石和石英砂玻璃窑主要成分生产建筑材料、光学仪器、各种器皿，制造玻璃纤维用于高强度复合材料等Na2SiO3、CaSiO3、SiO2玻璃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。例如，用含有铅的原料制造的光学玻璃，透光性好，折射率高，可以用来制造眼镜、照相机和光学仪器的透镜；加入硼酸盐制成耐化学腐蚀、耐温度急剧变化的玻璃，可用于实验室使用的玻璃仪器；加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。玻璃水泥原料工业设备黏土和石灰石水泥回转窑混凝土水泥、沙子和碎石等与水混合石膏的作用条件高温煅烧调节水泥硬化速率水泥二、新型无机非金属材料单质硅二氧化硅新型陶瓷半导体材料1.硅的应用3.硅的工业制取高温SiO2+2C===Si+2CO↑2.硅的物理性质晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，熔点和沸点都很高，硬度大集成电路、晶体管、硅整流器、太阳能电池等单质硅高纯硅的制备石英砂1800~2000

℃粗硅300℃SiHCl31100℃高纯硅焦炭HClH2SiO2+2C=========

Si+2CO↑1800~2000

℃Si+3HCl

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SiHCl3+H2↑300

℃SiHCl3+H2

=====

Si+3HCl1100

℃常温下化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，不与其他物质(如氧气、氯气、硫酸、硝酸等)起反应。Si+O2

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SiO24.硅的化学性质Si＋2NaOH＋H2O

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Na2SiO3＋2H2↑Si＋2F2

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SiF4Si＋4HF

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SiF4↑＋2H2↑单质硅5.硅的用途高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域2.物理性质1.结构熔点高、硬度大、难溶于水SiO2+CaO===CaSiO3高温SiO2+4HF===SiF4

↑+2H2O3.化学性质SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O①酸性氧化物③特性②弱氧化性SiO2+2C===Si+2CO↑高温二氧化硅4.用途生产光导纤维Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO31.物理性质(1)弱酸性Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3(2)不稳定性H2SiO3===SiO2＋H2O2.化学性质不溶于水的白色粉末状的固体硅酸H2SiO3酸性比H2CO3酸性弱NaOH与SiO2反应非常缓慢，且玻璃瓶内壁光滑，更不易发生反应。但磨口玻璃塞的玻璃瓶不能盛放NaOH溶液，磨口增大了SiO2与NaOH溶液的接触面积，促进了反应的进行，生成的Na2SiO3具有黏性，会导致瓶塞与瓶体黏结在一起，使试剂瓶难以开启。1.SiO2能和NaOH溶液反应，为什么还可以用玻璃瓶盛放NaOH溶液？SiO2与Na2CO3是在高温下反应，生成的CO2气体脱离反应体系使反应进一步发生，不能说明H2SiO3酸性强于H2CO3。

思考探讨2.制造玻璃时发生如下反应：Na2CO3＋SiO2===Na2SiO3＋CO2↑。该反应能否说明H2SiO3的酸性比H2CO3强？为什么？高温结构性能高温抗氧化性能碳原子和硅原子通过共价键连接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新型陶瓷碳化硅陶瓷种类性能耐高温、抗氧化、耐酸碱腐蚀硬度大、耐磨损、密度小氮化硅、氧化铝、碳化硅、二氧化锆等用途制造发动机新型陶瓷高温结构陶瓷压电陶瓷：透明陶瓷：主要有钛酸盐和锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化，可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等。主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷，具有优异的光学性能，耐高温，绝缘性好，可用于高压钠灯、激光器和高温探测窗等。超导陶瓷：在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，用于电力、交通、医疗等领域。压电陶瓷透明陶瓷磁悬浮列车新型陶瓷碳纳米材料——富勒烯碳纳米管可以看成是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。碳纳米材料——碳纳米管石墨烯电池碳纳米材料——石墨烯SiCl4SiSiO2Na2SiO3H2SiO3课堂总结1.下列关于二氧化硅的叙述正确的是（）A．SiO2能与水反应生成硅酸

B．SiO2与CO2的结构相同

C．SiO2用于太阳能电池

D．SiO2与氢氧化钠反应生成的盐储存在带橡胶塞的试剂瓶中D知识巩固2.下列关于硅酸的说法正确的是（）A．硅酸可以通过SiO2和水化合反应直接制得

B．可用反应Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓制取硅酸

C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应

D．干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠B3.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（）A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水

B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2

D．CO2是气体，而SiO2是固体B4.材料与生活、生产息息相关，目前使用的材料主要有：金属材料、传统无机非金属材料、新型无机非金属材料、高分子材料、复合材料等。（1）硅酸盐材料是重要的传统无机非金尾材料，也是日常生活、交通工具、建筑行业等不可缺少的材料之一。下列不属于硅酸盐产品的是

(填写序号)①光导纤维②水泥③玻璃④陶瓷（2）玻璃是重要的建筑和装饰材料，玻璃属于

(填“纯净物”或“混合物”)。有些玻璃的花纹是利用氢氟酸对普通玻璃中的二氧化硅的腐蚀作用而制成的，写出该反应的化学方程式

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