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

第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第三節(jié)無機非金屬材料傳統(tǒng)硅酸鹽材料和新型無機非金屬材料新課引入思考與交流：結合視頻及教材，討論回答以下問題1.材料的分類新課引入傳統(tǒng)無機非金屬材料新型無機非金屬材料塑料、合成橡膠、合成纖維等材料按照化學組成和特性來分：無機非金屬材料金屬材料有機高分子材料：復合材料【思考】傳統(tǒng)無機非金屬材料由什么元素組成？有什么性質(zhì)？

查閱課本等相關資料，歸納硅酸鹽的概念、結構及特性。一

傳統(tǒng)無機非金屬材料——硅酸鹽材料硅酸鹽結構Si和O構成了硅氧四面體；每個Si結合4個O，Si在中心，O在四面體的4個頂角；許多四面體通過頂角的O相互連接；每個O為兩個四面體所共有，與2個Si相結合。大多具有耐高溫、抗腐蝕、硬度高、熔點高、難溶于水、化學性質(zhì)穩(wěn)定等特點。硅酸鹽性質(zhì)硅酸鹽定義：由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱。Na2SiO3、K2SiO3易溶于水決定1.陶瓷用途：建筑材料、

絕緣材料、

日用器皿、

衛(wèi)生潔具等我國古代燒制的精美瓷器高壓輸電線路使用了陶瓷絕緣材料人面魚紋彩陶盆一

傳統(tǒng)無機非金屬材料——硅酸鹽材料黏土（含水的鋁硅酸鹽）高溫燒結陶瓷窯陶瓷（鋁硅酸鹽）日用碗、勺、杯、盤等衛(wèi)生潔具課外拓展中國是瓷器的故鄉(xiāng)，至宋代時，是瓷業(yè)最為繁榮的時期。當時的官窯、汝窯、哥窯、鈞窯和定窯并稱為宋代五大名窯。其中鈞窯以“入窯一色，出窯萬彩”的神奇窯變著稱。官窯弦紋瓶汝窯天藍釉螭龍雙耳瓶哥窯貫耳瓶鈞窯紫紅斑小盞定窯刻花盤口壺2.玻璃一

傳統(tǒng)無機非金屬材料——硅酸鹽材料玻璃窯石英砂（SiO2）純堿（Na2CO3）石灰石（CaCO3）混合、粉碎高溫熔融玻璃（Na2SiO3、CaSiO3、SiO2）SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑生產(chǎn)建筑材料、光學儀器和各種器皿。應用資料卡片含鉛原料的光學玻璃含硼酸鹽耐化學腐蝕、耐溫度劇變的玻璃含金屬氧化物的彩色玻璃原料：設備：條件：主要成分：用途：黏土、石灰石

石膏（調(diào)節(jié)水泥硬化速率）水泥回轉窯高溫煅燒，發(fā)生復雜的物理和化學變化硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣一

傳統(tǒng)無機非金屬材料——硅酸鹽材料3.水泥水泥、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二

新型非金屬材料

隨著科學技術的發(fā)展，無機非金屬材料突破了傳統(tǒng)的硅酸鹽體系，一系列新型無機非金屬材料相繼問世。

高純度的含硅元素的材料：單晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光學和電學性能，是現(xiàn)代信息技術的基礎材料。

一些材料含碳、氮等其他元素，在航天、能源和醫(yī)療等領域廣泛應用。（1）存在與結構

硅是一種親氧元素,在自然界中它總是與氧相互化合的，因此硅都以化合態(tài)存在于自然界，主要以

及

的形式存在。1.硅氧化物

硅酸鹽二

新型非金屬材料沙子（SiO2）水晶（SiO2）橄欖石（硅酸鹽）長石（硅酸鹽）瑪瑙Si+14842硅單質(zhì)的導電性介于導體和絕緣體之間，是良好的半導體材料，是應用最廣泛的半導體材料。（2）硅元素在元素周期表中的位置1.硅二

新型非金屬材料第三周期、第IVA族處于金屬和非金屬的過渡位置（3）粗硅的制備1.硅二

新型非金屬材料SiO2＋2CSi＋2CO↑

==高溫不是CO2！硅的物理性質(zhì)：晶體硅為灰黑色固體，有金屬光澤、硬度大、熔點高。98%的粗硅不能滿足半導體材料的要求，其中的雜質(zhì)會影響其導電性能，因此必須制備高純度的硅。但是。。。（4）高純硅的制備1.硅二

新型非金屬材料③H2①焦炭②HCl①SiO2+2CSi(粗)+2CO↑18000C~20000C②Si+3HClSiHCl3+H23000C③SiHCl3+H2Si+3HCl11000C（高純硅99.9999999％）用途：高純硅廣泛應用于信息技術和新能源技術等領域。制成計算機芯片以及光伏電站、人造衛(wèi)星和電動汽車等的硅太陽能電池。2.二氧硅二

新型非金屬材料（1）二氧化硅的結構硬度大、熔沸點高，常溫下為固體、難溶于水、不導電。不存在二氧化硅分子，只是硅、氧的原子個數(shù)比為1:2。

（2）二氧化硅的物理性質(zhì)二

新型非金屬材料①酸性氧化物的通性SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O與堿溶液反應：資料卡片：Na2SiO3的水溶液俗稱水玻璃，具有黏結力強、耐高溫等特性，可以用作黏合劑和防火劑。實驗室盛放堿溶液的試劑瓶，不能用玻璃塞，應使用橡膠塞。

與堿性氧化物反應生成鹽：SiO2+CaO==CaSiO3

2.二氧硅（3）二氧化硅的化學性質(zhì)不能與水反應得到相應的硅酸。思考與交流：那如何制得硅酸呢？Na2SiO3+2HCl===2NaCl

+H2SiO3↓原理：較強酸制較弱酸。干燥劑Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO32.二氧硅（3）二氧化硅的化學性質(zhì)②與某些鹽的反應：這兩個反應為工業(yè)制玻璃的主要反應SiO2+Na2CO3

==

Na2SiO3+CO2↑

、SiO2+CaCO3

==

CaSiO3+CO2↑

高溫高溫③特性：氫氟酸是HF的水溶液，可與SiO2發(fā)生反應生成SiF4和H2O。SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O（刻蝕玻璃）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，能有效提高通訊效率。廣泛應用于信息技術和新能源技術領域。（4）二氧化硅的用途二

新型非金屬材料二

新型非金屬材料3.新型陶瓷4.碳納米材料詳見課本1.碳納米管、石墨烯、C60等新型碳材料具有廣闊的應用前景。下列說法正確的是(

)CA.碳納米管屬于膠體

B.石墨烯屬于有機化合物C.C60與金剛石互為同素異形體

D.均具有相同的熔點

隨堂練習2.下列說法中，正確的是()A.二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物，所以二氧化硅能和水反應生成硅酸。B.泡花堿屬于鹽類，水溶液俗稱水玻璃，可用于生產(chǎn)黏合劑和防火劑；硅膠可做干燥劑C.SiO2可與氫氟酸反應，所以也能與鹽酸反應。D.Si和SiO2都用于制造光導纖維。B隨堂練習3.由下列實驗事實得出的結論正確的是()A.因為Na2CO3＋SiO2===Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸強。B.由SiO2＋2C===Si＋2CO↑，可知碳的非金屬性大于硅。C.CO2通入Na2SiO3溶液產(chǎn)生白色膠狀沉淀，可知酸性H2CO3＞H2SiO3。D.實驗室盛放氫氧化鈉溶液的試劑瓶應使用橡膠塞而不是玻璃塞，可以用氫氟酸溶液蝕玻璃生產(chǎn)磨砂或雕花玻璃，因此可以推出：SiO2可與NaOH溶液反應，也可與氫氟酸反應，可知SiO2為兩性氧化物。高溫高溫C隨堂練習課堂小結如何通過實驗來證明硅酸的酸性比碳酸弱？CaCO3鹽酸飽和N