第五章 第三節(jié) 無機非金屬材料 課件【知識建構+高效助教】高一下學期化學人教版（2019）必修第二冊

第三節(jié)無機非金屬材料無機非金屬材料含有元素硅氧等元素性能耐高溫、抗腐蝕、硬度高特殊的光學、電學等性能應用日常生活應用航空航天領域信息領域新能源領域無機非金屬材料根據(jù)組成、性能和應用的不同可分為___________________和____________________兩種，其中傳統(tǒng)無機非金屬材料多為________材料，通常包括___________________三種傳統(tǒng)無機非金屬材料新型無機非金屬材料閱讀P19頁第一段硅酸鹽陶瓷、玻璃和水泥傳統(tǒng)的無機非金屬材料--硅酸鹽材料一、傳統(tǒng)非金屬材料傳統(tǒng)非金屬材料多為硅酸鹽材料，包括陶瓷、玻璃、水泥三大類。硅酸鹽的結構_________結構決定了硅酸鹽材料大多具有______________________________等特點。硅氧四面體閱讀P19頁資料卡片硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕1、陶瓷陶瓷原料應用黏土

(含水的鋁硅酸鹽)生產(chǎn)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具等——————————2、玻璃玻璃成分原料Na2SiO3、CaSiO3、SiO2純堿、石灰石和石英砂SiO2

SiO2

+

Na2CO3

Na2SiO3

+

CO2↑

SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2↑高溫高溫設備玻璃窯———————————————————————不同性能的玻璃3、水泥黏土石灰石水泥原料應用條件高溫煅燒制作混凝土、大量用于建筑和水利工程。石膏的作用：調節(jié)水泥硬化速率水泥、沙子、碎石和水——————————生產(chǎn)原料設備原理及成分陶瓷————————玻璃水泥————黏土(主要成分為含水的鋁硅酸鹽)純堿、石灰石和石英砂玻璃窯Na2SiO3、CaSiO3、SiO2黏土和石灰石水泥回轉窯二、新型非金屬材料滿足科技發(fā)展的需要，應用于高端領域1、硅硅元素：Si在自然界的存在原子結構示意圖周期表中位置含量存在形態(tài)地殼中居第____位________________

__________________二氧化物硅酸鹽第三周期第ⅣA族硅是一種親氧元素，在自然界總是與氧相互結合自然界的硅：______（填存在或不存在）單質硅不存在硅的用途半導體材料硅晶片用于生產(chǎn)芯片高純硅的制備工業(yè)上制備高純硅，一般需要先制得純度為98%左右的粗硅，再以其為原料制備高純硅。①

SiO2+2CSi+2CO↑18000C~20000C②

Si+3HClSiHCl3+H23000C③

SiHCl3+H2Si+3HCl11000C價值5元的沙子價值5000元的芯片點沙成金2、二氧化硅沙子石英砂瑪瑙水晶SiO2思考與交流?根據(jù)SiO2的存在，請分析以下問題：SiO2具有哪些物理性質？化學穩(wěn)定性如何？物理性質

化學穩(wěn)定性

?硬度?熔點?水溶性大高不溶于水穩(wěn)定二氧化硅的化學性質________氧化物?與堿反應SiO2+2NaOH有粘性?實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡

皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎?思考玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應生成有粘性的Na2SiO3，使瓶塞與瓶口粘在一起而難以打開。=Na2SiO3+H2O（提示：玻璃中含有SiO2）酸性二氧化硅的化學性質酸性氧化物?與堿反應SiO2+2NaOH有粘性=Na2SiO3+H2O?與堿性氧化物反應SiO2+CaO===高溫CaSiO3組織建設你知道玻璃上的圖案是如何刻上去的嗎？組織建設你知道玻璃上的圖案是如何刻上去的嗎？二氧化硅的化學性質特性?與氫氟酸(唯一的酸)反應SiO2+4HF

常用于刻蝕玻璃?氫氟酸能保存在玻璃瓶中嗎？思考不能，應保存在塑料瓶中。＝SiF4↑+2H2O思考?SiO2既能與堿反應，又能與氫氟酸反應，那么SiO2是

兩性氧化物嗎?不是，SiO2雖然能與氫氟酸發(fā)生反應，但是生成的SiF4不是鹽。二、化學性質SiO2

屬于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性①SiO2

不溶于水，不與水反應②SiO2

可與堿性氧化物反應SiO2+CaO

CaSiO3高溫③SiO2

可與強堿反應SiO2

+2NaOH

Na2SiO3

+H2O特性：SiO2

可與氫氟酸（HF）反應SiO2+4HFSiF4↑+2H2O二氧化硅的用途光導纖維優(yōu)點：光導纖維的通信容量大，抗干擾性能好，傳輸?shù)男盘柌灰姿p，能有效提高通信效率。3、新型陶瓷

碳化硅（SiC）俗稱金剛砂，其中的碳原子和硅原子通過共價鍵連接，具有類似金剛石的結構，硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料。高溫結構陶瓷透明陶瓷壓電陶瓷超導陶瓷新型陶瓷

碳納米材料是近年來人們十分關注的一類新型無機非金屬材料，主要包括富勒烯、碳納米管、石墨烯

等。

在能源、信息、醫(yī)藥等領域有著廣闊的應用前景。4、碳納米材料——富勒烯碳納米材料

C60是富勒烯的代表物。

C60的發(fā)現(xiàn)為納米科學提供了重要的研究對象，開啟了碳納米材料研究和應用的新時代。富勒烯是由碳原子構成的一系列籠形分子的總稱?！技{米管碳納米材料

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?！┨技{米材料

作為一種具有優(yōu)異性能的新型材料，石墨烯在光電器件、超級電容器、電池和復合材料等方面的應用研究正在不斷深入。石墨烯是只有一個碳原子直徑厚度的單層石墨，其獨特的結構使其電阻率低、熱導率高，具有很高的強度。硅酸H2SiO3H4SiO4(原硅酸，易失水)

硅酸溶解度很小，是一種很弱的酸(酸性比碳酸還弱)。性質制備SiO2H2SiO3H2O硅酸H2SiO3H4SiO4(原硅酸，易失水)制備原理：較強酸制較弱酸較強酸H2SiO3可溶性硅酸鹽

硅酸溶解度很小，是一種很弱的酸(酸性比碳酸還弱)。性質組織建設實驗5-1實驗操作現(xiàn)

象結

論化學方程式①Na2SiO3溶液中滴入酚酞溶液后呈紅色②再滴入稀鹽酸，溶液紅色變淺至接近無色，有透明、膠

凍狀物質產(chǎn)生①Na2SiO3溶液呈堿性②H2SiO3難溶于水Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(膠體)+2NaCl組織建設自主探究如何通過實驗來證明硅酸的酸性比碳酸弱？CaCO3鹽酸飽和Na2SiO3溶液CO2(HCl)排除干擾組織建設自主探究如何通過實驗來證明硅酸的酸性比碳酸弱？飽和Na2SiO3溶液CaCO3鹽酸CO2(HCl)飽和NaHCO3溶液組織建設自主探究如何通過實驗來證明硅酸的酸性比碳酸弱？飽和Na2SiO3溶液CaCO3鹽酸CO2(HCl)CO2Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3(膠體)+2NaCl6．下列有關工業(yè)生產(chǎn)的敘述中不正確的是（

）A．普通玻璃的生產(chǎn)以純堿、石灰石和石英砂為主要原料B．工業(yè)上，通常采用水吸收SO3，制備濃硫酸C．氨的催化氧化是工業(yè)合成硝酸的步驟之一D．將Cl2通入冷的石灰乳中可制得漂白粉9．下列說法不正確的是（）A．實驗室盛放堿溶液的試劑瓶應使用橡膠塞B．沙子、石英、水晶、瑪瑙都是天然存在的二氧化硅C．豆科植物把含氮化合物轉變?yōu)榈鞍踪|屬于氮的固定D．常溫下可以用鐵或鋁制容器來盛裝濃硝酸或濃硫酸18．下列有關敘述正確的是（）A．SO2具有漂白性，可以大規(guī)模用于食品的漂白B．高純硅可用于制造芯片、光導纖維、太陽能電池板C．超導陶瓷可應用于磁懸浮技術D．常溫下，濃H2SO4與鐵、鋁不反應，所以可用鐵、鋁質槽罐車運輸濃H2SO419．碳納米材料是近年來人們非常關注的一類新型無機非金屬材料，下列關于碳納米材料的說法中不正確的是（）A．C60是富勒烯的代表物，C60的摩爾質量為720g/molB．碳納米管可用于生產(chǎn)電池和傳感器C．雖然碳納米管粒子直徑在1到100納米之間，但它不屬于膠體D．石墨烯的性質穩(wěn)定，在氧氣中不能燃燒1.下列關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的結構相同

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知識鞏固課堂練習2.下列關于硅酸的說法正確的是（）A．硅酸可以通過

SiO2

和

H2O

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B課堂練習3.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B課堂練習4.材料與生活、生產(chǎn)息息相關，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

。（3）氮化硅是一種高