【高中化學】無機非金屬材料課件 2023-2024學年高一下學期化學人教版（2019）必修第二冊

第三節(jié)無機非金屬材料第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素探知硅秘無機非金屬材料——多角度認識硅元素硅

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——多角度認識硅元素硅

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個電子，原子既不容易失電子也不容易得到電子。無機非金屬材料探知硅秘——多角度認識硅元素硅

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個電子，原子既不容易失電子也不容易得到電子。化學鍵角度：硅氧鍵鍵能高化學鍵鍵能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非金屬材料探知硅秘——多角度認識硅元素硅

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個電子，原子既不容易失電子也不容易得到電子。化學鍵角度：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—多角度認識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—多角度認識硅元素【活動】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？發(fā)生了復雜的物理、化學變化，主要反應：Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑

CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑

高溫高溫無機非金屬材料【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：二氧化硅與氫氟酸反應公元前4500年玻璃的誕生

近代硅酸鹽材料的使用和生產(chǎn)

玻璃刻蝕技術玻璃上的駿馬奔騰雕花探知硅秘—多角度認識硅元素無機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：二氧化硅與氫氟酸反應主要反應：SiO2+4HF＝SiF4↑+2H2O

現(xiàn)代玻璃【活動】閱讀課本P20資料卡片,了解特殊玻璃。探知硅秘—多角度認識硅元素無機非金屬材料重走硅路——1970年第一根滿足信號傳輸?shù)墓鈱Юw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

現(xiàn)代玻璃

1970年第一根滿足信號傳輸?shù)墓鈱Юw維問世SiO2制成的光導纖維“光纖通信之父”、諾貝爾物理學獎得主——高錕【資料卡片】光導纖維，簡稱光纖，利用光導纖維進行的通信叫光纖通信。一對金屬電話線至多只能同時傳送一千多路電話，而根據(jù)理論計算，一對細如蛛絲的光導纖維可以同時通一百億路電話！鋪設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—多角度認識硅元素無機非金屬材料王者硅來——信息革命時代，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年全世界手機銷量就多達15億部。探知硅秘—多角度認識硅元素無機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】從元素價態(tài)角度，要使二氧化硅轉(zhuǎn)化為硅，應加入何種物質(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)。試寫出反應的化學方程式。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—多角度認識硅元素無機非金屬材料【活動】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—多角度認識硅元素無機非金屬材料【活動】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反應為②_________________________③__________________________【問題】為什么通過這兩步就能實現(xiàn)如此高難度的提純要求呢？

資料卡片SiHCl3沸點：31.8℃啟示：物質(zhì)的相變對于物質(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—多角度認識硅元素無機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用金剛砂___________磨料、耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導體材料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷碳化硅、氮化硅、金屬氧化物用于火箭發(fā)動機、汽車發(fā)動機和高溫電極材料等壓電陶瓷鈦酸鹽、鋯酸鹽等用于濾波器、揚聲器、超聲波探傷器和點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、高溫探測窗等超導陶瓷—用于電力、交通、醫(yī)療等領域碳化硅(SiC)硬度大、耐高溫、抗氧化耐高溫、抗氧化、耐腐蝕能實現(xiàn)機械能和電能的相互轉(zhuǎn)化具有優(yōu)異的光學性能、耐高溫、絕緣性好臨界溫度下具有超導性重走硅路—隨歷史走近硅材料探知硅秘—多角度認識硅元素無機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、超級電容器、電池、復合材料等方面的應用研究碳原子C60石墨片層比表面積大，有相當高的強度和優(yōu)良的電學性能只有一個碳原子直徑電阻率低、熱導率高，具有很高的強度2.碳納米材料硅路悠悠——新型無機非金屬材料的發(fā)展隨堂演練知識落實1.下列關于硅酸鹽材料的說法錯誤的是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，其化學性質(zhì)穩(wěn)定，但可與空氣中的二氧化碳反應生成硅酸沉淀。隨堂演練知識落實隨堂演練知識落實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)，以下有關碳納米管與足球烯(C60)的說法錯誤的是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，在通常情況下化學性質(zhì)比較穩(wěn)定；二者完全燃燒時都生成二氧化碳。隨堂演練知識落實4.下列有關硅的說法不正確的是A.硅是人