5.3.2新型非金属材料 课件 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

砌起岁月的砖石，绘就家的色彩——第五章第三节（第2课时）新型无机非金属材料新课导入做地基等任务一：建造传统之家水泥玻璃做窗户等陶瓷做地砖、装饰、餐具等探究新知任务二：建造智能之家光导纤维和芯片的成分是什么呢？如何制备晶体硅？硅的存在形式在自然界中主要以硅酸盐（如地壳中的大多数矿物）和氧化物（如水晶、玛瑙、石英砂）的形式存在。1.硅探究新知（1）粗硅的制法SiO2＋2CSi＋2CO↑

==高温不是CO2！【思考】为何说制得的硅为粗硅？

碳过量、碳与硅反应生成的SiC1.硅探究新知【思考】如何提纯硅？

资料卡片：Si和SiC都是难溶于水、高硬度、高熔点等特性的材料①SiO2+2CSi(粗)+2CO↑18000C~20000C②

Si+3HClSiHCl3+H23000C③

SiHCl3+H2Si+3HCl11000C1.硅探究新知（2）高纯硅的制备沸点31.8℃，易挥发，易于杂质分离（3）硅的应用利用其半导体性能制成计算机、通信设备和家用电器的芯片。光伏电站、人造卫星和电动汽车的硅太阳能电池等。1.硅探究新知

C

CO2

H2CO3

Na2CO3（1）二氧化硅的物理性质硬度大、熔沸点高、常温下为固体、难溶于水、不导电SiSiO2

H2SiO3

Na2SiO3SiO2具有酸性氧化物的通性2.二氧化硅探究新知（2）二氧化硅的化学性质①酸性氧化物的通性（类比CO2）a.不溶于水，不与水反应（特殊）

SiO2+CaO

CaSiO3高温b.与碱性氧化物反应c.与某些盐反应d.与强碱反应

SiO2

+2NaOH

Na2SiO3

+H2O2.二氧化硅探究新知请你思考！

实验室盛放碱溶液的试剂瓶使用橡胶塞，而不用玻璃塞？课堂思考SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O若使用带玻璃塞的试剂瓶盛放碱液，碱液能与玻璃中SiO2发生反应生成Na2SiO3，导致玻璃塞与瓶口内侧粘连而无法打开。（2）二氧化硅的化学性质②SiO2的特性SiO2＋2CSi＋2CO↑

==高温SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O③弱氧化性探究新知2.二氧化硅二氧化硅可用于生产光导纤维。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。信息高速公器的骨架——石英光导纤维光学纤维胃镜探究新知（3）二氧化硅的用途2.二氧化硅探究新知资料卡片：硅是目前应用最广泛的半导体材料，但研究表明，当硅芯片制程达到5nm时，出现量子隧穿效应使得电子不受控制[1]。因此，我们需要寻找新的半导体材料。[1]LinY,CaoY,DingS,etal.Scalingalignedcarbonnanotubetransistorstoasub-10 nmnode[J].NatureElectronics,2023,6(7):506-15.3.碳纳米材料(1)富勒烯结构：由碳原子构成的一系列笼形分子的总（代表物：C60）性能：超导性能用途：在电学、磁学、光学等方面都有重要应用激光照射石墨新型单质C60分子探究新知(2)碳纳米管——直达宇宙的太空天梯结构：碳纳米管可以看成是由石墨片卷成的管状物，具有纳米尺

度的直径。性能：比表面积大，具有高强度和电学性能。用途：用于生产复合材料，电池、传感器。3.碳纳米材料探究新知(3)石墨烯——新材料之王结构：只有一个碳原子直径厚度的单层石墨。性能：电阻率低，热导率高，具有很高的强度。用途：用于光电器元件、超级电容器、电池和复合材料等。3.碳纳米材料探究新知4.新型陶瓷新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面有很多新的特性和功能。碳原子和硅原子通过共价键连接结构：性能——砂纸和砂轮的磨料高温抗氧化性能硬度大耐高温结构材料耐高温半导体材料探究新知碳化硅（SiC）任务三：建造宇宙之家类别成分性能应用高温结构陶瓷SiCSi3N4某些金属氧化物耐高温、抗氧化、耐腐蚀透明陶瓷氧化铝、氧化钇氮化铝、氟化钙优异的光学性能、耐高温，绝缘性好高压钠灯、激光器、高温探测窗压电陶瓷钛酸盐、锆酸盐实现机械能与电能的相互转化滤波器、扬声器、点火器超导陶瓷YBa2Cu3O7-δ，Bi2Sr2Ca2Cu3O10，Tl2Ba2Ca2Cu3O10某临界温度下电阻为零，超导性电力、交通、医疗火箭发动机、高温电极材料探究新知4.新型陶瓷随堂演练1.人类的文明发展进步离不开化学，下列说法正确的是（

）A．富勒烯、石墨烯等碳纳米材料是一类新型有机非金属材料B．用高纯硅生产的光导纤维通信容量大，抗干扰性能好，能有效提高通信效率C．酸雨是指小于7的雨水D．食品中添加适量的二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用随堂演练2.北京冬奥会成功举办、神舟十三号顺利往返、“天宫课堂”如期开讲及“华龙一号”核电海外投产等，均展示了我国科技发展的巨大成就。下列说法不正确的是（

）A．“珠海一号”运载火箭中用到的碳化硅属于新型无机非金属材料B．第19届亚运会吉祥物“江南忆”机器人所采用芯片的主要成分为二氧化硅C．2022年北京冬奥会展示的智能服饰含有石墨烯，石墨烯与金刚石互为同素异形体D．“天问—号”火星车使用的保温材料——纳米气凝胶，具有丁达尔效应随堂演练3.绚丽精美的甘肃远古彩陶，是黄河文明序章中最辉煌的部分。如图所示为现藏于甘肃省博物馆的人头形器口彩陶瓶。下列说法正确的是A．烧制彩陶的主要原料为黏土B．彩陶属于新型无机非金属材料C．陶瓷不耐酸碱侵蚀，易被氧化D．高温烧制彩陶的过程中未发生化学变化课堂小结（一）新型无机非金属材料（二）CO2和SiO2的比较CO2SiO2结构物理性质类别化学性质相似性差异性与水反应与酸反应课堂小结（一）新型无机非金属材料（二）CO2和SiO2的比较CO2SiO2结构直线形硅氧四面体物理性质类别化学性质相似性差异性与水反应与酸反应课堂小结（一）新型无机非金属材料（二）CO2和SiO2的比较CO2SiO2结构直线形硅氧四面体物理性质熔、沸点低，常温下为气体，能溶于水熔、沸点高，常温下为固体，硬度大，不溶于水类别化学性质相似性差异性与水反应与酸反应课堂小结（一）新型无机非金属材料（二）CO2和SiO2的比较CO2SiO2结构直线形硅氧四面体物理性质熔、沸点低，常温下为气体，能溶于水熔、沸点高，常温下为固体，硬度大，不溶于水类别酸性氧化物化学性质相似性差异性与水反应与酸反应课堂小结（一）新型无机非金属材料（二）CO2和SiO2的比较CO2SiO2结构直线形硅氧四面体物理性质熔、沸点低，常温下为气体，能溶于水熔、沸点高，常温下为固体，硬度大，不溶于水类别酸性氧化物化学性质相似性都能与碱性氧化物、强碱溶液、某些盐反应，都具有氧化性差异性与水反应与酸反应课堂小结（一）新型无机非金属材料（二）CO2和SiO2的比较CO2SiO2结构直线形硅氧四面体物理性质熔、沸点低，常温下为气体，能溶于水熔、沸点高，常温下为固体，硬度大，不溶于水类别酸性氧化物化学性质相似性都能与碱性氧化物、强碱溶液、某些盐反应，都具有氧化性差异性与水反应CO2+H2O⇌H2CO3不反应与酸反应不反应SiO2+HF=SiF4↑+2H2O典例精讲【例1】判断正误(1)生产光导纤维的原料是二氧化硅(

)(2)SiO2既能和NaOH溶液反应，又能和氢氟酸反应，所以SiO2属于两性氧化物(

)(3)因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，所以硅酸的酸性比碳酸强(

)(4)水晶、石英、沙子、玛瑙、光导纤维的主要成分均是SiO2(

)(5)CO2和SiO2都是由分子构成的化合物，所以两者物理性质相似(

)(6)可以通过SiO2与水反应一步制得硅酸(

)(7)金刚砂和金刚石结构类似，互为同素异形体(

)×√×√×××随堂演练1．下列关于硅酸盐材料