5.3+无机非金属材料+课件+高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第五章

化工生产中的重要非金属元素

第三节

无机非金属材料

第1课时

硅酸盐材料

材料按照特性来分：无机非金属材料金属材料:高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用的材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。课堂导入传统无机非金属材料：如玻璃、陶瓷、水泥新型无机非金属材料：硅和二氧化硅、

新型陶瓷、碳纤维等金属和合金【思考】传统无机非金属材料由什么物质组成？有什么性质？传统非金属材料多为硅酸盐材料，包括陶瓷、玻璃、水泥三大类。一、传统非金属材料定义：表示方法：由金属、硅、氧等元素形成的盐①用盐的化学式表示，如Na2SiO3、CaSiO31.硅酸盐②用氧化物的形式表示，如Na2O•SiO2、CaO•SiO2只是以氧化物的形式表示，但其本身属于盐【注意】①氧化物的书写形式一般为：X金属氧化物•YSiO2•ZH2O②元素化合价不变、原子比例不变③计量数以整数书写④多种金属同时存在，活泼的写在前面

【思考】长石(KAlSi3O8)用氧化物的形式如何表示？

K2O•Al2O3•6SiO2（1）Si和O构成了硅氧四面体；（2）每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角，

许多四面体通过顶角的O相互连接；（3）每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。2、结构3、性质大多硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等一、传统非金属材料有例外Na2SiO3原料性质黏土(主要成分为含水的铝硅酸盐)抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点。生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等。应用1.陶瓷——土与火的完美结合一、传统非金属材料2.玻璃——沙与火的淬炼原理Na2SiO3、CaSiO3、SiO2成分SiO2+Na2CO3

====Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2↑高温高温一、传统非金属材料以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得的。没有固定的熔沸点玻璃——沙与火的淬炼加入一些金属氧化物或盐可以得到彩色玻璃，常用于建筑和装饰。着色剂玻璃颜色MnO2紫色CoO、Co2O3紫红色FeO、K2Cr2O7绿色CdS、

Fe2O3

、Sb2S3黄色AuCl

、

Cu2O红色CuO、MnO2

、Fe3O4黑色一、传统非金属材料3.水泥原料设备黏土、石灰石（再加入少量石膏）水泥回转窑【注意】水泥、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土。作用：调节水泥硬化速率一、传统非金属材料新型无机非金属材料具有的特性：

①承受高温，强度高。②具有光学特性。③具有电学特性。④具有生物功能。碳化硅金刚石切割片二氧化硅光导纤维硅芯片输送药物的纳米材料二、新型非金属材料二、新型非金属材料高温结构陶瓷透明陶瓷压电陶瓷超导陶瓷新型陶瓷

碳纳米材料是近年来人们十分关注的一类新型无机非金属材料，主要包括富勒烯、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。碳纳米材料二、新型非金属材料——富勒烯碳纳米材料

C60是富勒烯的代表物。

C60的发现为纳米科学提供了重要的研究对象，开启了碳纳米材料研究和应用的新时代。富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称。二、新型非金属材料三、硅和二氧化硅硅在自然界的存在原子结构示意图周期表中位置含量存在形态地壳中居第____位________________

__________________二氧化物硅酸盐地壳中的元素分布硅是亲氧元素，没有游离态，只有化合态。石榴石(硅酸盐)水晶(SiO2)玛瑙(SiO2)三、硅和二氧化硅硅在自然界的存在原子结构示意图周期表中位置含量存在形态地壳中居第____位________________

__________________二氧化物硅酸盐第三周期第ⅣA族单质的导电性：介于导体与绝缘体之间晶体硅中有杂质会影响导电性能，如何制备高纯硅呢？高纯硅的制备制备原理制备流程反应方程式

用焦炭还原石英砂，得到含少量杂质的粗硅，然后转化为三氯硅烷，再经氢气还原。SiO2＋2C＝Si(粗)＋2CO↑①高温SiHCl3＋H2＝Si(纯)＋3HCl③高温Si(粗)＋3HCl＝SiHCl3+H2②▲三、硅和二氧化硅硅的化学性质③Si+4HF===SiF4↑+2H2↑（与其他酸不反应）④Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑①Si+2F2===SiF4△②Si+2Cl2===SiCl4△扩展补充硅的结构高纯硅的用途

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、通信设备和家用电器等芯片，以及光伏电站、人造卫星和电动汽车等贵台阳能电池。硅晶片是生产芯片的基础材料硅太阳能电池光伏电站硅太阳能电池三、硅和二氧化硅

SiO2有结晶态（如玛瑙、沙子、石英等）和无定形态（如硅藻土）两种，统称为硅石。二氧化硅1、物理性质：硅藻土玛瑙水晶石英2、应用：制玻璃、光导纤维等三、硅和二氧化硅SiO2是一种难溶于水的非金属氧化物，硬度大，熔点高。3.SiO2的结构

二氧化硅的结构和硅酸盐相同，都是硅氧四面体结构：一个硅连接四个氧，一个氧连接两个硅，无限延伸，故化学式为SiO2【思考】1molSiO2含有多少molSi-O键？以硅为研究对象，1molSiO2含有1molSi，1molSi会形成4molSi-O键。三、硅和二氧化硅三、硅和二氧化硅4.SiO2的化学性质【思考】碳和硅位于同一主族，探究二氧化碳和二氧化硅的化学性质有什么相同点和不同点。①酸性氧化物的通性（但SiO2不溶于水，不与水反应）SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2OSiO2+CaOCaSiO3高温用胶塞或软木塞硅酸钠俗称泡花碱，其水溶液俗称“水玻璃”，可作粘合剂、防火剂【注意】二氧化硅是硅酸的酸酐，但是二氧化硅不能与水反应生成硅酸。②氧化性（工业制粗硅）SiO2＋4HF==SiF4↑＋2H2O④特性：与HF（雕刻玻璃）唯一能与SiO2反应的酸保存氢氟酸使用塑料瓶SiO2+2CSi+2CO↑高温三、硅和二氧化硅SiO2+Na2CO3

====Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2↑高温高温③高沸点酸酐制低沸点酸酐【思考】能否说明碳的还原性强于硅？【思考】SiO2既能与强碱反应，又能与HF反应，SiO2是两性氧化物吗？二氧化碳

二氧化硅水碱碱性氧化物碳酸盐HF氧化性CO2+2NaOH====

Na2CO3+H2O不反应CO2+H2O====

H2CO3CO2+CaO=====CaCO3不反应CO2+H2O+Na2CO3

=====2NaHCO3

CO2+C======2COSiO2+2NaOH====

Na2SiO3+H2OSiO2+CaO======

CaSiO3高温

SiO2+4HF=====SiF4↑+2H2OSiO2+Na2CO3

======Na2SiO3+CO2↑高温SiO2+2C=======Si+2CO↑高温三、硅和二氧化硅Na2SiO3的性质与酸反应：Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓Na2SiO3+2H2O+2CO2(过量)===2NaHCO3+H2SiO3↓Na2SiO3+H2O+CO2(少量)===Na2CO3+H2SiO3↓硅酸是高中阶段唯一不溶于水的固态酸白色沉淀扩展补充【思考】这些反应遵循什么反应原理？(1).物理性质白色固体，可溶于水，水溶液俗称水玻璃，有很强的黏合性。(2).化学性质H2SiO3——高中化学唯一难溶性酸(1).物理性质(2).化学性质是一种很弱的酸，酸性比碳酸弱，溶解度很小。H2SiO3H2O+SiO2【思考】如何利用下列装置，选择合适试剂证明酸性盐酸>碳酸>硅酸？ABCDA：Na2CO3/NaHCO3B:稀盐酸C:饱和NaHCO3溶液D:Na2SiO3溶液扩展补充酸性：盐酸

碳酸

硅酸＞＞(3).用途硅酸聚合硅酸凝胶干燥脱水硅酸干凝胶“硅胶”扩展补充1.下列关于二氧化硅的叙述正确的是（）A．SiO2能与水反应生成硅酸

B．SiO2与CO2的结构相同

C．SiO2用于太阳能电池

D．SiO2与氢氧化钠反应生成的盐储存在带橡胶塞的试剂瓶中D知识巩固及时巩固2.下列关于硅酸的说法正确的是（）A．硅酸可以通过SiO2和H2O化合反应直接制得

B．可用反应Na