5.3無機非金屬材料課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版((1))

第三節(jié)無機非金屬材料【核心素養(yǎng)】1.宏觀辨識與微觀探析通過對硅酸鹽結(jié)構(gòu)的了解，培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析能力2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知

掌握硅的結(jié)構(gòu)及硅的化合物的性質(zhì)，了解硅及其化合物的用途與性質(zhì)之間的關(guān)系3.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任結(jié)合日常生活的實際，了解傳統(tǒng)硅酸鹽產(chǎn)品的應(yīng)用.通過對幾種重要無機非金屬材料的生產(chǎn)及用途的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任【教學(xué)重難點】教學(xué)重點:玻璃、水泥、硅、二氧化硅、新型陶瓷等無機非金屬材料的主要性能和用途，普通玻璃的主要成分。教學(xué)難點:硅氧四面體的結(jié)構(gòu)特點與硅酸鹽的性質(zhì)，二氧化硅的性質(zhì)及應(yīng)用。復(fù)合材料：由兩種或兩種以上的材料按照一定方式組成的材料。高分子材料：纖維、橡膠、樹脂、塑料材料金屬材料：純金屬材料和合金材料無機非金屬材料：傳統(tǒng)和新型

材料按照化學(xué)組成和特性來分：三大傳統(tǒng)硅酸鹽材料：玻璃、陶瓷、水泥玻璃水泥陶瓷

一、傳統(tǒng)無機非金屬材料-硅酸鹽材料黏土（含水的鋁硅酸鹽）高溫?zé)Y(jié)(復(fù)雜的物理和化學(xué)變化)建筑材料、絕緣材料、日用器皿、衛(wèi)生潔具陶瓷原料：條件：用途：性能：熔點高、硬度大、耐腐蝕、性質(zhì)穩(wěn)定1.陶瓷純堿、石灰石、石英沙（SiO2）Na2SiO3、CaSiO3和SiO2建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、玻璃纖維玻璃原料：主要成分：用途：性能：透光性好、硬度大、無固定熔點2.玻璃反應(yīng)原理：SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑玻璃窯(復(fù)雜的物理和化學(xué)變化)設(shè)備：黏土、石灰石(加適量石膏)水泥回轉(zhuǎn)窖(復(fù)雜的物理和化學(xué)變化)設(shè)備：3.水泥水泥原料：水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程用途：成分：硅酸三鈣(3CaO·SiO2)

硅酸二鈣(2CaO·SiO2)、

鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)調(diào)節(jié)水泥硬化速率三大傳統(tǒng)無機非金屬材料硅酸鹽產(chǎn)品陶瓷水泥玻璃【小結(jié)】陶瓷：原料——黏土玻璃：原料——純堿、石灰石和石英；水泥：原料——黏土和石灰石；加適量石膏；【課堂練習(xí)】“九秋風(fēng)露越窯開，奪得千峰翠色來”是贊譽越窯秘色青瓷的詩句，描繪我國古代精美的青瓷工藝品。玻璃、水泥和陶瓷均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說法正確的是(

)

A.玻璃是人類最早使用的硅酸鹽制品

B.制水泥的原料為純堿、石灰石和石英

C.硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定、熔點較高

D.沙子和黏土的主要成分均為硅酸鹽C1.概念：由硅、氧和金屬組成的化合物的總稱

結(jié)構(gòu)：在硅酸鹽中硅原子和氧原子構(gòu)成了硅氧四面體

性質(zhì)：硬度高、難溶于水、耐高溫、耐腐蝕等特點二、硅酸鹽的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

2.硅酸鹽的表示方法

系統(tǒng)集成P39①用鹽的化學(xué)式表示

硅酸鈉：Na2SiO3硅酸鈣：CaSiO3②用氧化物形式表示

書寫順序：活潑金屬氧化物·較活潑金屬氧化物·SiO2·H2O

硅酸鈉：Na2O·

SiO2

高嶺土Al2(Si2O5)(OH)4：Al2O3·2SiO2·2H2O

K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O1.將下列硅酸鹽改寫為氧化物石棉：Mg3CaSi4O12黏土：Al2Si2H4O9長石：KAlSi3O8鉀云母：K(Al3Si3O10)(OH)2注意事項：①元素化合價不變、原子比例不變

②計量數(shù)以整數(shù)書寫K2O·Al2O3·6SiO23MgO·CaO·4SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O【課堂練習(xí)】2.歌曲《青花瓷》中所描繪的“瓶身描繪的牡丹一如你初妝”“色白花青的錦鯉躍然於碗底”等圖案讓人賞心悅目，但古瓷中所用顏料成分一直是個謎，近年來科學(xué)家才得知大多為硅酸鹽，如藍(lán)紫色的硅酸銅鋇(BaCuSi2Ox，銅為＋2價)，下列關(guān)于硅酸銅鋇的說法不正確的是(

)A.可用氧化物形式表示為BaO·CuO·2SiO2B.性質(zhì)穩(wěn)定，不易脫色C.易溶解于強酸和強堿

D.x等于6C①物理性質(zhì)

俗稱泡花堿，白色固體，可溶于水，水溶液俗稱水玻璃②化學(xué)性質(zhì)Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2

(少)=Na2CO3+H2SiO3↓Na2SiO3+2H2O+2CO2(過)=2NaHCO3+H2SiO3↓

【小結(jié)】酸性：硅酸<碳酸，且不能使紫色石蕊變紅③硅酸鈉的用途

制硅酸、黏合劑、耐火阻燃材料(防火劑)3.最簡單的硅酸鹽——Na2SiO3系統(tǒng)集成P391.硅硅元素含量僅此于氧，位于元素周期表第三周期、第ⅣA族。單質(zhì)硅是灰黑色具有金屬光澤的固體,結(jié)構(gòu)類似金剛石，熔沸點很高、硬度大，導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，是良好的半導(dǎo)體材料Si+14842主要形成四價的化合物三、新型無機非金屬材料

硅在自然界中只有化合態(tài),主要以硅酸鹽（如地殼中的大多數(shù)礦物）和氧化物（如水晶、瑪瑙）的形式存在。(1)硅的制備

教材P22(2)化學(xué)性質(zhì)

系統(tǒng)集成P37-38a.常溫下，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,只能跟F2、HF、NaOH溶液反應(yīng)。b.加熱時能與某些非金屬單質(zhì)反應(yīng)Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Si+2Cl2SiCl4Si+O2SiO2Si+CSiC高溫(3)硅的用途硅太陽能電池半導(dǎo)體材料硅芯片1.我國具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的電腦芯片“龍芯一號”的問世，填補了我國計算機制造史上的一項空白。下列對晶體硅的有關(guān)敘述正確的是(

)A.晶體硅和金剛石的物理性質(zhì)相似B.晶體硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)C.晶體硅是一種良好的半導(dǎo)體材料，但是它的提煉工藝復(fù)雜，價格昂貴D.晶體硅具有金屬光澤，故它屬于金屬材料，可以導(dǎo)電A【課堂練習(xí)】2.高純度晶硅是典型的無機非金屬材料，又稱“半導(dǎo)體”材料。它的發(fā)現(xiàn)和使用曾引起計算機的一場“革命”。它可以按下列方法制備：下列說法不正確的是()A.步驟①的化學(xué)方程式：SiO2＋CSi＋CO2↑B.步驟①中每生成1molSi，轉(zhuǎn)移4mol電子C.步驟③中的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)D.高純硅是制造太陽能電池的常用材料A高溫水晶瑪瑙石英沙子SiO2是硅的重要化合物，地球上存在的天然二氧化硅約占地殼質(zhì)量的12％，其存在形態(tài)有結(jié)晶形和無定形兩大類，通稱硅石。(1)物理性質(zhì)：難溶于水，熔點高，硬度大，不導(dǎo)電

空間構(gòu)型：硅氧四面體（空間網(wǎng)狀）①SiO2是原子晶體；1mol二氧化硅中含4molSi-O鍵②SiO2是二氧化硅的化學(xué)式(表示組成)而不是分子式，沒有SiO2分子2.二氧化硅SiO2a.酸性氧化物

①與堿溶液反應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

②與堿性氧化物反應(yīng)：SiO2+CaOCaSiO3

③與某些鹽反應(yīng)：

(2)SiO2的化學(xué)性質(zhì)SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑SiO2+4HF

=SiF4↑+2H2O——唯一能與SiO2反應(yīng)的酸用途：刻蝕玻璃(2)SiO2的化學(xué)性質(zhì)b.特性：與HF反應(yīng)注意：HF能腐蝕玻璃，盛裝氫氟酸不能用玻璃試劑瓶而要用塑料瓶【思考】1.為什么實驗室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞？因為玻璃中含有SiO2，會與NaOH溶液反應(yīng)生成硅酸鈉，硅酸鈉具有黏性，會使瓶塞與瓶口粘在一起而打不開。2.某同學(xué)根據(jù)SiO2既可與堿反應(yīng),也能與氫氟酸反應(yīng)推斷SiO2為兩性氧化物，是否正確?不正確，SiO2+4HF

=SiF4↑+2H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O(3)SiO2的用途

光導(dǎo)纖維沙子作建材石英鐘表玻璃儀器水晶、瑪瑙飾品石英坩堝【拓展補充】硅酸（H2SiO3）①硅酸是一種不溶于水的弱酸，酸性比碳酸H2CO3弱②實驗室用可溶性硅酸鹽與其他酸反應(yīng)制備H2SiO3Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3↓③H2SiO3不穩(wěn)定，受熱易分解④硅酸（H2SiO3）的用途

食品、藥品的干燥劑；催化劑的載體H2SiO3

====SiO2+H2O1.二氧化硅是玻璃的主要成分之一。下列說法不正確的是(

)A.二氧化硅是一種立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體，熔點高、硬度大B.二氧化硅為酸性氧化物，能與水反應(yīng)生成硅酸C.實驗室不能用磨口玻璃塞試劑瓶盛放氫氧化鈉溶液D.氫氟酸能雕刻玻璃，不能用玻璃瓶盛放氫氟酸B【課堂練習(xí)】2.下列物品或設(shè)備的成分中含有二氧化硅的是(

)①門窗玻璃

②水晶鏡片

③石英鐘表

④瑪瑙首飾⑤硅太陽能電池

⑥光導(dǎo)纖維

⑦計算機芯片A.①②③④⑥ B.全部

C.⑤⑦

D.①②⑥⑦A3.下列關(guān)于硅酸的說法正確的是(

)A.硅酸可以通過SiO2和H2O化合反應(yīng)直接制得

B.可用反應(yīng)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(yīng)

D.干燥劑“硅膠”的主要成分是硅酸鈉B4.下列敘述正確的是(

)A.SiO2既和NaOH溶液反應(yīng)，又和HF反應(yīng)，所以SiO2屬于兩性氧化物B.因為Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強C.CO2和SiO2都能與碳反應(yīng)，且都作氧化劑D.CO2和SiO2都是由分子構(gòu)成的化合物，所以兩者物理性質(zhì)相似C5.利用“強酸制弱酸”原理可用來設(shè)計酸性強弱比較的實驗，如比較HCl、H2CO3、H2SiO3酸性強弱：①分液漏斗所盛試劑是稀鹽酸，錐形瓶所盛試劑是______________，裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________________。②裝置B所盛試劑是飽和NaHCO3溶液，其作用是：_____________________________________。③裝置C所盛試劑是_____________，C中反應(yīng)的離子方程式是______________________。④結(jié)論：HCl、H2CO3、H2SiO3酸性強弱：_____＞______＞______。

能否說明非金屬性：Cl>C>Si？

Na2CO3溶液Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O除去鹽酸中揮發(fā)出的HCl氣體Na2SiO3溶液HCl

H2CO3H2SiO33.新型陶瓷碳化硅（SiC）俗稱金剛砂硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料還具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能，可以用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料等。高溫陶瓷壓電陶瓷透明陶瓷超導(dǎo)陶瓷富勒烯C60石墨烯碳納米管（單壁）碳納米管（多壁）4.碳納米材料：碳單質(zhì)的同素異形體在能源、信息、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景1.下列有關(guān)無機非金屬材料的說法錯誤的是（