【高中化學(xué)】無機(jī)非金屬材料課件 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

第三節(jié)無機(jī)非金屬材料第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素探知硅秘?zé)o機(jī)非金屬材料——多角度認(rèn)識(shí)硅元素硅

漢字文化角度：硅=石+土1、自然界中硅元素存在：巖石、沙子、土壤中2、硅在地殼中的含量：僅次于氧，排在第二位探知硅秘——多角度認(rèn)識(shí)硅元素硅

漢字文化角度：硅=石+土1、自然界中硅元素存在：巖石、沙子、土壤中2、硅在地殼中的含量：僅次于氧，排在第二位【思考】已知：自然界中沒有游離態(tài)的硅單質(zhì)存在。為什么？原子結(jié)構(gòu)角度：硅類比同主族元素碳3、硅的性質(zhì)穩(wěn)定：最外層電子數(shù)都是4個(gè)電子，原子既不容易失電子也不容易得到電子。無機(jī)非金屬材料探知硅秘——多角度認(rèn)識(shí)硅元素硅

漢字文化角度：硅=石+土1、自然界中硅元素存在：巖石、沙子、土壤中2、硅在地殼中的含量：僅次于氧，排在第二位原子結(jié)構(gòu)角度：硅類比同主族元素碳3、硅的性質(zhì)穩(wěn)定：最外層都是4個(gè)電子，原子既不容易失電子也不容易得到電子?；瘜W(xué)鍵角度：硅氧鍵鍵能高化學(xué)鍵鍵能Si-O鍵452kJ·mol-1C-O鍵358kJ·mol-14、硅的親氧性：以二氧化硅和硅酸鹽形式存在無機(jī)非金屬材料探知硅秘——多角度認(rèn)識(shí)硅元素硅

漢字文化角度：硅=石+土1、自然界中硅元素存在：巖石、沙子、土壤中2、硅在地殼中的含量：僅次于氧，排在第二位原子結(jié)構(gòu)角度：硅類比同主族元素碳3、硅的性質(zhì)穩(wěn)定：最外層都是4個(gè)電子，原子既不容易失電子也不容易得到電子?；瘜W(xué)鍵角度：硅氧鍵鍵能高4、硅的親氧性：以二氧化硅和硅酸鹽形式存在物質(zhì)結(jié)構(gòu)角度：[SiO4]四面體結(jié)構(gòu)5、硅酸鹽和二氧化硅的結(jié)構(gòu)：穩(wěn)定的硅氧四面體——穩(wěn)定！無機(jī)非金屬材料探知硅秘重走硅路——隨歷史走近硅酸鹽材料—多角度認(rèn)識(shí)硅元素半坡人面魚紋彩陶盆古埃及玻璃魚現(xiàn)代水泥《玻璃的故事》講述玻璃誕生的趣史公元前4500年玻璃的誕生無機(jī)非金屬材料探知硅秘重走硅路——三大硅酸鹽材料的使用和制備—多角度認(rèn)識(shí)硅元素【活動(dòng)】根據(jù)視頻并閱讀課本P20-21，找出三大硅酸鹽材料的原料、工藝設(shè)備和成分，歸納填寫表格傳統(tǒng)硅酸鹽材料類別主要原料主要設(shè)備主要成分性能陶瓷玻璃水泥公元前4500年玻璃的誕生

近代硅酸鹽材料的使用和生產(chǎn)【思考1】結(jié)合玻璃生產(chǎn)的原料和成分分析，燒制玻璃發(fā)生了怎樣的反應(yīng)？發(fā)生了復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，主要反應(yīng)：Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑

高溫高溫?zé)o機(jī)非金屬材料【思考2】為什么三大硅酸鹽材料表現(xiàn)出這樣的性能？黏土純堿、石灰石、石英砂黏土、石灰石玻璃窯水泥窯硅酸鹽Na2SiO3、SiO2、CaSiO3硅酸鹽硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、耐腐蝕結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)——穩(wěn)定的硅氧四面體結(jié)構(gòu)重走硅路——玻璃刻蝕技術(shù)：二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)公元前4500年玻璃的誕生

近代硅酸鹽材料的使用和生產(chǎn)

玻璃刻蝕技術(shù)玻璃上的駿馬奔騰雕花探知硅秘—多角度認(rèn)識(shí)硅元素?zé)o機(jī)非金屬材料重走硅路公元前4500年玻璃的誕生

近代硅酸鹽材料的使用和生產(chǎn)

玻璃刻蝕技術(shù)2、雕刻出花紋并向花紋部分加少量氫氟酸（HF）1、玻璃涂上石蠟3、洗掉酸并去掉石蠟——玻璃刻蝕技術(shù)：二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)主要反應(yīng)：SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O

現(xiàn)代玻璃【活動(dòng)】閱讀課本P20資料卡片,了解特殊玻璃。探知硅秘—多角度認(rèn)識(shí)硅元素?zé)o機(jī)非金屬材料重走硅路——1970年第一根滿足信號(hào)傳輸?shù)墓鈱?dǎo)纖維問世公元前4500年玻璃的誕生

近代硅酸鹽材料的使用和生產(chǎn)

玻璃刻蝕技術(shù)

現(xiàn)代玻璃

1970年第一根滿足信號(hào)傳輸?shù)墓鈱?dǎo)纖維問世SiO2制成的光導(dǎo)纖維“光纖通信之父”、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主——高錕【資料卡片】光導(dǎo)纖維，簡(jiǎn)稱光纖，利用光導(dǎo)纖維進(jìn)行的通信叫光纖通信。一對(duì)金屬電話線至多只能同時(shí)傳送一千多路電話，而根據(jù)理論計(jì)算，一對(duì)細(xì)如蛛絲的光導(dǎo)纖維可以同時(shí)通一百億路電話！鋪設(shè)1000公里的同軸電纜大約需要500噸銅，改用光纖通信只需幾公斤石英就可以了。沙石中就含有石英，幾乎是取之不盡的。探知硅秘—多角度認(rèn)識(shí)硅元素?zé)o機(jī)非金屬材料王者硅來——信息革命時(shí)代，硅Si芯片的王者之路重走硅路1956年基爾比發(fā)明第一塊單晶硅Si集成電路—隨歷史走近硅材料華為麒麟990芯片單晶硅切片【資料卡片】信息技術(shù)研究和顧問公司Gartner通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)僅2016年全世界手機(jī)銷量就多達(dá)15億部。探知硅秘—多角度認(rèn)識(shí)硅元素?zé)o機(jī)非金屬材料王者硅來——工業(yè)制備高純硅【問題1】結(jié)合硅在自然界的存在形式，工業(yè)上用什么作為原料制備硅？【問題2】從元素價(jià)態(tài)角度，要使二氧化硅轉(zhuǎn)化為硅，應(yīng)加入何種物質(zhì)？加入還原劑【問題3】工業(yè)上用焦炭在高溫下還原二氧化硅制取硅單質(zhì)。試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。SiO2+2C＝高溫Si+2CO↑“從沙灘到用戶”，用二氧化硅為原料制備硅為什么產(chǎn)物不是CO2？為什么需要高溫條件？SiO2→Si用力拉出氧原子！重走硅路—隨歷史走近硅材料探知硅秘—多角度認(rèn)識(shí)硅元素?zé)o機(jī)非金屬材料【活動(dòng)】閱讀課本P22資料卡片，了解高純硅的制備過程。王者硅來——工業(yè)制備高純硅重走硅路—隨歷史走近硅材料探知硅秘—多角度認(rèn)識(shí)硅元素?zé)o機(jī)非金屬材料【活動(dòng)】閱讀課本資料卡片，了解高純硅的制備過程。其中提純硅涉及的主要化學(xué)反應(yīng)為②_________________________③__________________________【問題】為什么通過這兩步就能實(shí)現(xiàn)如此高難度的提純要求呢？

資料卡片SiHCl3沸點(diǎn)：31.8℃啟示：物質(zhì)的相變對(duì)于物質(zhì)的提純有非常重要的作用重走硅路—隨歷史走近硅材料探知硅秘—多角度認(rèn)識(shí)硅元素?zé)o機(jī)非金屬材料王者硅來—通信王者看硅芯片硅路悠悠——新型無機(jī)非金屬材料的發(fā)展1、新型陶瓷新型材料成分性能主要應(yīng)用金剛砂___________磨料、耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷碳化硅、氮化硅、金屬氧化物用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和高溫電極材料等壓電陶瓷鈦酸鹽、鋯酸鹽等用于濾波器、揚(yáng)聲器、超聲波探傷器和點(diǎn)火器等透明陶瓷氧化鋁、氧化釔等透明陶瓷；用于高壓鈉燈、激光器、高溫探測(cè)窗等超導(dǎo)陶瓷—用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域碳化硅(SiC)硬度大、耐高溫、抗氧化耐高溫、抗氧化、耐腐蝕能實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能的相互轉(zhuǎn)化具有優(yōu)異的光學(xué)性能、耐高溫、絕緣性好臨界溫度下具有超導(dǎo)性重走硅路—隨歷史走近硅材料探知硅秘—多角度認(rèn)識(shí)硅元素?zé)o機(jī)非金屬材料王者硅來—通信王者看硅芯片

概念性能用途富勒烯由

構(gòu)成的一系列籠形分子的總稱，如____—制碳納米材料碳納米管由

卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑生產(chǎn)復(fù)合材料、電池和傳感器等石墨烯

厚度的單層石墨在光電器件、超級(jí)電容器、電池、復(fù)合材料等方面的應(yīng)用研究碳原子C60石墨片層比表面積大，有相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良的電學(xué)性能只有一個(gè)碳原子直徑電阻率低、熱導(dǎo)率高，具有很高的強(qiáng)度2.碳納米材料硅路悠悠——新型無機(jī)非金屬材料的發(fā)展隨堂演練知識(shí)落實(shí)1.下列關(guān)于硅酸鹽材料的說法錯(cuò)誤的是A.生活中常見的硅酸鹽材料有玻璃、水泥、陶瓷B.普通玻璃的主要成分是二氧化硅C.陶瓷的主要原料是黏土D.硅酸鹽水泥以石灰石和黏土為主要原料√解析普通玻璃的主要成分為Na2SiO3、CaSiO3和SiO2。2.下列關(guān)于水玻璃的性質(zhì)和用途的敘述中不正確的是A.這是一種礦物膠，既不燃燒也不受腐蝕B.在建筑工業(yè)上可以作黏合劑、耐酸水泥摻料C.木材、織物浸過水玻璃后具有防腐性能且不易燃燒D.水玻璃的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不易變質(zhì)√解析

水玻璃為硅酸鈉溶液，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但可與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成硅酸沉淀。隨堂演練知識(shí)落實(shí)隨堂演練知識(shí)落實(shí)3.碳納米管是繼足球烯(C60)以后發(fā)現(xiàn)的又一種碳單質(zhì)，以下有關(guān)碳納米管與足球烯(C60)的說法錯(cuò)誤的是A.它們的物理性質(zhì)有較大差異B.在常溫下它們的化學(xué)性質(zhì)都穩(wěn)定C.它們是不同的碳單質(zhì)D.它們分別完全燃燒后生成物不同√解析碳納米管和足球烯中碳原子排列方式不同，物理性質(zhì)不同；它們都是碳單質(zhì)，都是純凈物，在通常情況下化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定；二者完全燃燒時(shí)都生成二氧化碳。隨堂演練知識(shí)落實(shí)4.下列有關(guān)硅的說法不正確的是A.硅是人