无机非金属材料+2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

5.3无机非金属材料第五章化工生产中的重要非金属元素【问题】观察港珠澳大桥，你知道其中包含哪些材料吗？钢铁索塔水泥桥面金属材料非金属材料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。无机非金属材料金属材料高分子材料：传统无机非金属材料新型无机非金属材料塑料、合成橡胶、合成纤维材料陶瓷玻璃硅酸盐材料水泥分类性能和优点具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等优点，以及特殊的光学、电学等性能硅酸盐材料大多具有硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。硅酸盐的结构硅氧四面体结构稳定！一、硅酸盐材料常见的硅酸盐矿物硅酸盐一般难溶于水(除Na2SiO3、K2SiO3

外)，化学性质稳定硅酸盐结构复杂、种类繁多，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。ZrO2•SiO2锆石红柱石Al2O3•SiO2钙铝石榴子石3CaO•Al2O3•3SiO2镁橄榄石2MgO•SiO2

硅酸钠：Na2SiO3

高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Na2O·SiO2Al2O3

·2SiO2

·2H2O要领：两边原子个数守恒格式：金属氧化物、二氧化硅、水(各氧化物前系数为最简整数比)顺序：金属按活动顺序表拆分原则：

硅酸钠：Na2SiO3

高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4Na2O·SiO2Al2O3

·2SiO2

·2H2O1、陶瓷黏土(含水的铝硅酸盐)生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等等生产原料用途历史悠久一、硅酸盐材料地点：玻璃窑2、玻璃纯碱、石灰石、石英砂(主要成分是SiO2)生产建筑材料、光学仪器、制造玻璃纤维用于高强度复合材料等生产原料用途Na2SiO3、CaSiO3、SiO2主要成分Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2↑高温CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑高温(没有固定的熔沸点)2、玻璃3、水泥黏土、石灰石生产原料制作混凝土、大量用于建筑和水利工程用途原料混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入石膏调节水泥硬化速率。成产过程硅酸钠俗称泡花碱硅酸钠的水溶液俗称：水玻璃(书p25)特性：易溶于水，水玻璃具有黏结力强、耐高温等特性用途：黏合剂、木材防火剂、制硅酸Na2SiO3【表示方法】①化学式法

②氧化物法Na2O•SiO2硅酸(H2SiO3)白色胶状固体、不溶于水物理性质制备硅酸【原理】硅酸是弱酸Na2SiO3+2HCl=H2SiO3↓+2NaClNa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+Na2CO3酸性：HCl>H2SiO3酸性：H2CO3>H2SiO3不稳定，受热易分解：H2SiO3=SiO2+H2O与碱反应：H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O化学性质硅酸能不能使紫色石蕊试液显红色？？？不能使紫色石蕊试液变红！！！→强酸制弱酸硅酸(H2SiO3)的用途游离硅酸不稳定，易脱水形成硅酸凝胶，再干燥后即成常见的硅胶。硅胶疏松多孔，吸附水分能力强，常用做干燥剂和催化剂的载体。二、新型无机非金属材料1、硅【硅元素在地壳的含量居第二位】硅元素在自然界中的存在：是亲氧元素，在自然界中没有游离态，只有化合态主要以硅酸盐(如地壳中的大多数矿物)和氧化物(如水晶、玛瑙)形式存在硅矿石水晶玛瑙主要成分：SiO21、硅【任务】找出硅在元素周期表中的位置，并画出硅的原子结构示意图，猜测单质硅有什么性质？位置第三周期第IVA族处于金属与非金属的过渡位置应用最广泛的半导体材料晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体，其结构类似于金刚石，熔沸点很高，硬度大，导电能力介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。硅的物理性质Si1、硅性质最外层电子数为4，既不容易得到电子，也不容易失去电子硅的性质不活泼【任务】找出硅在元素周期表中的位置，并画出硅的原子结构示意图，猜测单质硅有什么性质？Si+4HF=SiF4↑+2H2↑Si+2F2=SiF4Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Si+O2=SiO2Si+2Cl2=SiCl4Si+C==SiC(金刚砂)高温【高纯硅的制备】工业上制备高纯硅，一般需要先制得纯度为98%左右的粗硅，再以其为原料制备高纯硅。例如，可以将粗硅转化为三氯硅烷(SiHCl3)，再经氢气还原得到高纯硅。硅的用途独特的电学性能(半导体材料)高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域硅晶片用于生产芯片硅太阳能电池2、二氧化硅【物理性质】硬度大，熔点高，不溶于水【化学性质】SiO2酸性氧化物与水反应？与碱反应与碱性氧化物反应SiO2不溶于水，也不与水反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO=CaSiO3高温特性与氢氟酸反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O【用途：刻蚀玻璃】2、二氧化硅SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O【思考】2.SiO2既能与氢氟酸反应，又能与NaOH反应，因此它是两性氧化物？SiO2不与其他酸反应，只能与氢氟酸反应，并且生成的SiF4不是盐。【思考】3.以SiO2为原料如何制备硅酸？【思考】1.为什么不能用磨口玻璃塞的试剂瓶盛放氢氧化钠溶液？Na2SiO3粘性大，导致玻璃塞与