新型无机非金属材料高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第2课时第三节无机非金属材料

随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。硅芯片硅太阳能电池无机非金属材料水泥传统无机非金属材料（硅酸盐材料）新型无机非金属材料玻璃陶瓷硅和二氧化硅新型陶瓷碳纳米材料硅元素的存在与结构存在原子结构示意图周期表中位置含量存在形态

第三周期、第ⅣA族氧化物和硅酸盐硅是亲氧元素，自然界中无游离态单质硅，常以化合态存在，主要形式为二氧化硅和硅酸盐。地壳中居第2位硅板书存在硅酸盐物性：晶体硅熔点高、硬度大、有脆性，良好的半导体材料。化性氧化物：水晶、玛瑙（SiO2）常温Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑Si＋2F2＝SiF4△或高温Si+O2＝

SiO2△Si+C

＝

SiC（金刚砂)高温工业制备晶体硅中的杂质会影响其导电性能，因此必须制备高纯度的硅。高纯硅的制备：石英砂粗硅SiHCl3高纯硅1800~2000℃焦炭300℃HCl1100℃H2①SiO2+2CSi(粗)+2CO↑18000C~20000C②

Si+3HClSiHCl3+H23000C③

SiHCl3+H2Si+3HCl11000C用途硅晶片用于生产芯片高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术领域。利用其半导体性能可以制成计算机、通讯设备和家用电器等的芯片，以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等的硅太阳能电池。硅板书存在硅酸盐物性：晶体硅熔点高、硬度大、有脆性，良好的半导体材料。化性氧化物：水晶、玛瑙（SiO2）工业制备SiO2

+2C=Si(粗)+2CO↑Si+3HCl=SiHCl3+H2SiHCl3

+H2

=Si+3HCl高温△高温用途：太阳能电池、计算机芯片沙子石英砂玛瑙水晶SiO2二氧化硅二氧化硅的结构每个Si结合4个O，Si在中心，O在4个顶角；每个O与2

个Si相结合。许多个这样的四面体通过顶角的O相连。二氧化硅晶体中Si和O按1∶2的比例组成立体网状结构的晶体。二氧化硅的网状结构决定了它的熔点高，硬度大，不导电，不溶于水，化学性质稳定。知识拓展硬度大、熔沸点高、常温下为固体、难溶于水、不导电、立体网状结构物理性质SiO2板书存在：水晶、玛瑙、石英、光导纤维物性：晶熔点高、硬度大、不溶于水化性SiO2+CaO===CaSiO3高温SiO2+4HF===SiF4

↑+2H2OSiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O酸性氧化物弱氧化性SiO2+2C===Si+2CO↑高温氢氟酸刻蚀玻璃与某些盐用途：建筑材料、光纤制品、饰品、玻璃、钟表特性二氧化硅可用来生产光导纤维。光导纤维石英坩埚玻璃仪器精美瓷器（通信）用

途光导纤维的通信容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通讯效率高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术领域。？1、SiO2

既能与NaOH溶液反应，也能与氢氟酸反应，能认为SiO2属于两性氧化物吗?提示：SiO2不属于两性氧化物。两性氧化物指既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物。SiO2能与氢氟酸反应，但并不生成盐和水。？因为NaOH与SiO2反应非常缓慢，且玻璃瓶内壁光滑，接触面积小，更不容易发生反应，因此可以用玻璃瓶盛放NaOH溶液。

但磨口玻璃塞的磨口增大了SiO2与NaOH溶液的接触面积，促进反应的进行，生成硅酸钠，从而会使瓶塞与瓶口黏结在一起。2、实验室存放碱溶液的试剂瓶可以是玻璃的，但塞子却不用磨口玻璃塞而用橡胶塞，你知道是什么原因吗？？3、SiO2

属于酸性氧化物，能否用SiO2与水直接反应制取H2SiO3?由SiO2如何来制取H2SiO3?用化学方程式表示。提示：不能，因为SiO2与水不反应。SiO2NaOH溶液Na2SiO3CO2H2SiO3硅酸H2SiO3是一种很弱的酸，酸性比碳酸还弱，溶解度很小,不稳定，受热易分解H2SiO3H2O+SiO2

如何制备硅酸？已知：酸性：盐酸>碳酸>硅酸通过可溶性硅酸盐与酸反应制得的。强酸制弱酸Na2SiO3+H2O+CO2

Na2CO3+H2SiO3↓Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓高中化学唯一难溶性酸硅酸板书物性：白色固体、难溶于水化性弱酸性不稳定性

H2SiO3＜

H2CO3

H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3

+2H2O不能使酸碱指示剂变色H2SiO3=SiO2+H2O

△可溶性硅酸盐与酸

Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaCl制备碳化硅（SiC）

碳化硅，俗称金刚砂，其中的碳原子和硅原子通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料。碳化硅还具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等。新型陶瓷新型无机非金属材料

新型陶瓷新型无机非金属材料

一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成，具有耐高温、抗氧化、耐磨蚀等优良性能。与金属材料相比，更能适应严酷的环境，可用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等。高温结构陶瓷新型陶瓷新型无机非金属材料

压电陶瓷

主要有钛酸盐和锆酸盐，能实现机械能和电能的相互转化。透明陶瓷主要有氧化铝和氧化钇等氧化物透明陶瓷和氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷。超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性，可用于电力、交通、医疗等领域。碳纳米材料新型无机非金属材料

包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，在能源、信息、医药等领域有着广阔的应用前景。碳纳米材料新型无机非金属材料

富勒烯由碳原子构成的一系列笼形分子的总称（代表物C60）结构：性质：用途：具有超导性能在电学、光学、磁学等方面都有重要应用碳纳米材料新型无机非金属材料

碳纳米管可看成是由石墨片层卷成的管状物结构：性质：用途：比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能用于生产复合材料、电池和传感器等碳纳米材料新型无机非金属材料

可以看成是由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径。结构：性质：用途：比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能生产复合材料、电池和传感器等石墨烯新型无机非金属材料硅二氧化硅新型陶瓷碳纳米材料应用:芯片、太阳能电池是沙子、水晶、石英、玛瑙的主要成分，可用于制光导纤维碳化硅（金刚砂）氮化硅压电陶瓷透明陶瓷超导陶瓷Si3N4富勒烯碳纳米管石墨烯？1.下列说法不正确的是(

)A．传统的无机非金属材料多为硅酸盐材料，如陶瓷、玻

璃、水泥B．二氧化硅用于光伏电站、人造卫星和电动汽车等的太

阳能电池C．碳化硅硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料

D．碳纳米材料包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等B1.下列关于硅酸的说法正确的是（）A．硅酸可以通过SiO2和水化合反应直接制得

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

C．因为硅酸难溶于水，所以它不能与NaOH溶液反应

D．干燥剂“硅胶”的主要成分是硅酸钠B？？3、据报道，科学家通过对稻壳进行控制性热解，可从中提取一种叫作生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料，将少量这种材料掺入混凝土中，即可制备出超高强度的高性能混凝土。下列关于二氧化硅的说法正确的是()A．二氧化硅溶于水生成硅酸，所以二氧化硅属于酸性氧化物B．二氧化碳通入水玻璃中可以得到硅