5.3+無機非金屬材料++課件++2024-2025學年高一下學期化學人教版（2019）必修第二冊

無機非金屬材料第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素學習目標核心素養(yǎng)1.了解并掌握硅、二氧化硅的性質(zhì)，了解二者在生產(chǎn)、生活中的應用。2.根據(jù)無機非金屬材料在生產(chǎn)、生活中的應用來研究材料的性能及應用，認識到材料對生產(chǎn)、生活的影響。1.通過對硅及化合物的學習培養(yǎng)學生論據(jù)推理與模型認知的化學核心素養(yǎng)。2.

通過對無機非金屬材料的了解，深刻認識化學對社會可持續(xù)發(fā)展的重要的作用，培養(yǎng)學生科學態(tài)度和社會責任的化學核心素養(yǎng)。一、硅酸鹽材料陶瓷玻璃水泥知識梳理硅酸鹽的結(jié)構(gòu)在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體。每個Si結(jié)合4個O，Si在中心，O在四面體的4個頂角；許多這樣的四面體還可以通過頂角的O相互連接，每個O為兩個四面體所共有，與2個Si相結(jié)合。硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點。陶瓷原料歷史應用黏土(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)青花瓷、唐三彩生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等China反應條件高溫燒結(jié)瓷都陶瓷玻璃原料工業(yè)設(shè)備應用純堿、石灰石和石英砂玻璃窯主要成分生產(chǎn)建筑材料、光學儀器、各種器皿，制造玻璃纖維用于高強度復合材料等Na2SiO3、CaSiO3、SiO2玻璃生產(chǎn)中采用不同的原料和工藝，可以制得多種具有不同性能和用途的玻璃。例如，用含有鉛的原料制造的光學玻璃，透光性好，折射率高，可以用來制造眼鏡、照相機和光學儀器的透鏡；加入硼酸鹽制成耐化學腐蝕、耐溫度急劇變化的玻璃，可用于實驗室使用的玻璃儀器；加入一些金屬氧化物或鹽可以得到彩色玻璃，常用于建筑和裝飾。玻璃水泥原料工業(yè)設(shè)備黏土和石灰石水泥回轉(zhuǎn)窯混凝土水泥、沙子和碎石等與水混合石膏的作用條件高溫煅燒調(diào)節(jié)水泥硬化速率水泥二、新型無機非金屬材料單質(zhì)硅二氧化硅新型陶瓷半導體材料1.硅的應用3.硅的工業(yè)制取高溫SiO2+2C===Si+2CO↑2.硅的物理性質(zhì)晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體，熔點和沸點都很高，硬度大集成電路、晶體管、硅整流器、太陽能電池等單質(zhì)硅高純硅的制備石英砂1800~2000

℃粗硅300℃SiHCl31100℃高純硅焦炭HClH2SiO2+2C=========

Si+2CO↑1800~2000

℃Si+3HCl

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SiHCl3+H2↑300

℃SiHCl3+H2

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Si+3HCl1100

℃常溫下化學性質(zhì)不活潑，除氟氣、氫氟酸和強堿外，不與其他物質(zhì)(如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等)起反應。Si+O2

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SiO24.硅的化學性質(zhì)Si＋2NaOH＋H2O

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Na2SiO3＋2H2↑Si＋2F2

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SiF4Si＋4HF

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SiF4↑＋2H2↑單質(zhì)硅5.硅的用途高純硅廣泛應用于信息技術(shù)和新能源技術(shù)等領(lǐng)域2.物理性質(zhì)1.結(jié)構(gòu)熔點高、硬度大、難溶于水SiO2+CaO===CaSiO3高溫SiO2+4HF===SiF4

↑+2H2O3.化學性質(zhì)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O①酸性氧化物③特性②弱氧化性SiO2+2C===Si+2CO↑高溫二氧化硅4.用途生產(chǎn)光導纖維Na2SiO3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2NaHCO31.物理性質(zhì)(1)弱酸性Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3(2)不穩(wěn)定性H2SiO3===SiO2＋H2O2.化學性質(zhì)不溶于水的白色粉末狀的固體硅酸H2SiO3酸性比H2CO3酸性弱NaOH與SiO2反應非常緩慢，且玻璃瓶內(nèi)壁光滑，更不易發(fā)生反應。但磨口玻璃塞的玻璃瓶不能盛放NaOH溶液，磨口增大了SiO2與NaOH溶液的接觸面積，促進了反應的進行，生成的Na2SiO3具有黏性，會導致瓶塞與瓶體黏結(jié)在一起，使試劑瓶難以開啟。1.SiO2能和NaOH溶液反應，為什么還可以用玻璃瓶盛放NaOH溶液？SiO2與Na2CO3是在高溫下反應，生成的CO2氣體脫離反應體系使反應進一步發(fā)生，不能說明H2SiO3酸性強于H2CO3。

思考探討2.制造玻璃時發(fā)生如下反應：Na2CO3＋SiO2===Na2SiO3＋CO2↑。該反應能否說明H2SiO3的酸性比H2CO3強？為什么？高溫結(jié)構(gòu)性能高溫抗氧化性能碳原子和硅原子通過共價鍵連接硬度大砂紙和砂輪的磨料耐高溫結(jié)構(gòu)材料耐高溫半導體材料新型陶瓷碳化硅陶瓷種類性能耐高溫、抗氧化、耐酸堿腐蝕硬度大、耐磨損、密度小氮化硅、氧化鋁、碳化硅、二氧化鋯等用途制造發(fā)動機新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷壓電陶瓷：透明陶瓷：主要有鈦酸鹽和鋯酸鹽等，能實現(xiàn)機械能與電能的相互轉(zhuǎn)化，可用于濾波器、揚聲器、超聲波探傷器和點火器等。主要有氧化鋁、氧化釔等氧化物透明陶瓷和氮化鋁、氟化鈣等非氧化物透明陶瓷，具有優(yōu)異的光學性能，耐高溫，絕緣性好，可用于高壓鈉燈、激光器和高溫探測窗等。超導陶瓷：在某一臨界溫度下電阻為零，具有超導性，用于電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域。壓電陶瓷透明陶瓷磁懸浮列車新型陶瓷碳納米材料——富勒烯碳納米管可以看成是由石墨片層卷成的管狀物，具有納米尺度的直徑。碳納米管的比表面積大，有相當高的強度和優(yōu)良的電學性能，可用于生產(chǎn)復合材料、電池和傳感器等。碳納米材料——碳納米管石墨烯電池碳納米材料——石墨烯SiCl4SiSiO2Na2SiO3H2SiO3課堂總結(jié)1.下列關(guān)于二氧化硅的敘述正確的是（）A．SiO2能與水反應生成硅酸

B．SiO2與CO2的結(jié)構(gòu)相同

C．SiO2用于太陽能電池

D．SiO2與氫氧化鈉反應生成的鹽儲存在帶橡膠塞的試劑瓶中D知識鞏固2.下列關(guān)于硅酸的說法正確的是（）A．硅酸可以通過SiO2和水化合反應直接制得

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

C．因為硅酸難溶于水，所以它不能與NaOH溶液反應

D．干燥劑“硅膠”的主要成分是硅酸鈉B3.能證明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的實驗事實是（）A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2難溶于水

B．CO2通入可溶性硅酸鹽中析出硅酸沉淀C．高溫下SiO2與碳酸鹽反應生成CO2

D．CO2是氣體，而SiO2是固體B4.材料與生活、生產(chǎn)息息相關(guān)，目前使用的材料主要有：金屬材料、傳統(tǒng)無機非金屬材料、新型無機非金屬材料、高分子材料、復合材料等。（1）硅酸鹽材料是重要的傳統(tǒng)無機非金尾材料，也是日常生活、交通工具、建筑行業(yè)等不可缺少的材料之一。下列不屬于硅酸鹽產(chǎn)品的是

(填寫序號)①光導纖維②水泥③玻璃④陶瓷（2）玻璃是重要的建筑和裝飾材料，玻璃屬于

(填“純凈物”或“混合物”)。有些玻璃的花紋是利用氫氟酸對普通玻璃中的二氧化硅的腐蝕作用而制成的，寫出該反應的化學方程式

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