【新教材人教版必修2】2026学年下学期高一化学同步教学课件5.3.2 新型无机非金属材料

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2课时

新型无机非金属材料学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈了解新型无机非金属材料的定义、主要类别（如光导纤维、高温结构陶瓷等），能区分新型与传统无机非金属材料的核心差异。掌握常见新型无机非金属材料的主要成分、独特性质，结合性质认识其在高新技术、航天、医疗等领域的应用。初步了解新型无机非金属材料的发展趋势，体会化学在材料创新中的作用，建立“材料创新服务于人类社会”的化学观念。学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈能列举常见的新型无机非金属材料，辨识其核心特性，从组成和性质角度区分新型与传统无机非金属材料，完善无机非金属材料的认知框架。结合新型无机非金属材料的性质与应用，认识化学在材料科学领域的创新价值，培养科学探究与信息分析能力。关注新型无机非金属材料对科技进步和社会发展的推动作用，树立化学与可持续发展、高新技术相结合的意识，增强科学态度与社会责任。学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈玻璃水泥你了解生活中含硅及其化合物的物品吗？陶瓷通讯材料——光导纤维(SiO2)硅太阳能电池(Si)芯片的基础材料——硅晶片(Si)学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈无机非金属材料怎么认识硅及其化合物的性质？【类比思考】根据硅的原子结构示意图以及在元素周期表的位置，找出硅及其化合物并推测对应的性质Si

SiO2H2SiO3Na2SiO3CCO2H2CO3Na2CO3学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈无机非金属材料自然界中的碳元素既有游离态（石墨、金刚石、C60等）,又有化合态；碳的最外层都是4个电子，位于元素周期表的第IV

A族，不容易失也不容易得电子，通常化学性质稳定，但在一定条件下也能与许多物质发生化学反应。硬度高、熔点高、难溶于水，化学性质稳定2CuO+C

2Cu+CO2↑石墨金刚石C+O2(少量)

2CO点燃C+O2(足量)

CO2点燃C+H2O(g)

CO+H2

C

+CO2

2CO高温高温高温学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅硅在自然界以什么形式存在？硅单质具有哪些性质？

水晶主要成分SiO2

玛瑙主要成分SiO2Na2SiO3泡花碱水溶液俗称水玻璃主要成分：3MgO·2siO2·2H2O

蛇纹石石棉（1）存在：硅元素含量在地壳中居第二位。硅是亲氧元素，在自然界中没有游离态，主要以硅酸盐和氧化物的形式存在。学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅计算机芯片第____周期第____族IVA三单质的导电性：介于导体与绝缘体之间应用最广泛的半导体材料处于金属与非金属的过渡位置1.在周期表中的位置是应用最为广泛的半导体材料，因此晶体硅常用于制作集成电路板（硅芯片）和太阳能电池极板。学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅硅单质主要有无定型硅和晶体硅两大类2.物理性质：晶体硅为灰黑色固体，有金属光泽、硬度大、熔点高。晶体硅的结构晶体硅晶体硅产品学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅①与氟气反应：②与氢氟酸反应：③与强碱溶液反应：Si+2F2===SiF4Si+4HF===SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑

常温下很稳定，硅只与F2、氢氟酸、强碱反应。加热时，能和O2、Cl2等非金属单质反应

Si+2Cl2===SiCl4△

Si+O2===SiO2△Si+C===SiC高温碳化硅(俗名：金刚砂)3.化学性质学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅4.硅的制备学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅4.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。若C过量：SiO2+3C==SiC+2CO↑高温碳化硅(俗名：金刚砂)提纯学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅工业上利用焦炭与SiO2在高温下反应制备粗硅，由此能否说明碳的还原性大于硅？提示：氧化性、还原性的强弱，必须是在通常的情况下发生的反应，上述反应是在高温条件下发生的，故不能比较还原性的强弱。4.硅的制备学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅5.硅的用途硅晶片是生产芯片的基础材料硅太阳能电池①良好的半导体材料②太阳能电池③计算机芯片Si导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅5.硅的用途价值5元的沙子SiO2Si价值5000元的芯片点沙成金从沙滩到用户学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈二氧化硅学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈二氧化硅难溶于水，熔点高，硬度大。3.化学稳定性：化学性质很稳定，不活泼。1.结构OSi立体网状结构2.物理性质：学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈二氧化硅×1.不能与水反应生成硅酸2.具有酸性氧化物的性质SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O3.特性SiO2+CaOCaSiO3高温SiO2+CaCO3

CaSiO3+CO2↑高温SiO2+Na2CO3

Na2SiO3+CO2↑高温3.SiO2的化学性质：

Si

SiO2

H2SiO3Na2SiO3学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈二氧化硅雕刻玻璃实验室不用玻璃瓶盛装氢氟酸！SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈二氧化硅1.实验室盛NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞不用玻璃塞？（提示：玻璃中有SiO2，Na2SiO3有黏合性，是一种黏合剂）2.实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？那应该用什么材质的试剂瓶？3.某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应推断SiO2为两性氧化物。是否正确?不正确。因为SiO2跟氢氟酸的反应产物不是盐和水，所以不属于两性氧化物，是酸性氧化物。用塑料瓶学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈二氧化碳二氧化硅水碱碱性氧化物CO2+H2O=H2CO3CO2+2NaOH=Na2CO3+H2OCO2+CaO=CaCO3不反应SiO2+

2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+CaO===CaSiO3高温HFSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O不反应SiO2+Na2CO3

====Na2SiO3+CO2↑高温SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2↑高温碳CO2+C==2COSiO2+2C====Si+2CO↑高温碳酸盐}制取玻璃原理CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3

学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈二氧化硅4.二氧化硅的用途SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上SiO2在自然界的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。光导纤维（通信）水晶、玛瑙玻璃仪器精美瓷器学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅酸

1．白色胶状固体，不溶于水。2．弱酸性：酸性比碳酸弱，不能使紫色石蕊溶液变红。3．不稳定性：受热易分解，H2SiO3

SiO2+H2O（工业制硅胶）。4．制备（强酸制弱酸）：Na2SiO3+2HCl===2NaCl

+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O===H2SiO3↓+Na2CO3△学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅酸催化剂的载体干燥剂5.硅胶的用途硅酸干凝胶“硅胶”SiO2•nH2O硅酸溶胶→硅酸凝胶→硅酸干凝胶即为“硅胶”（H2SiO3和SiO2的混合物

）学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅酸学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅酸如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？CaCO3盐酸饱和Na2SiO3溶液CO2(HCl)排除干扰学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈硅酸饱和NaHCO3溶液饱和Na2SiO3溶液CaCO3盐酸CO2(HCl)CO2Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3↓+2NaCl如何通过实验来证明硅酸的酸性比碳酸弱？学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈新型陶瓷材料新型陶瓷组成特性和功能不再限于传统的硅酸盐体系在光、热、电、磁学等方面具新特性和功能实例SiC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学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈新型材料成分性能主要应用金刚砂___________磨料、耐高温结构材料、耐高温半导体材料高温结构陶瓷碳化硅、氮化硅、金属氧化物用于火箭发动机、汽车发动机和高温电极材料等压电陶瓷钛酸盐、锆酸盐等用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等透明陶瓷氧化铝、氧化钇等透明陶瓷；用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等超导陶瓷—用于电力、交通、医疗等领域碳化硅(SiC)硬度大、耐高温、抗氧化耐高温、抗氧化、耐腐蚀能实现机械能和电能的相互转化具有优异的光学性能、耐高温、绝缘性好临界温度下具有超导性新型无机非金属材料的发展学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈新型陶瓷材料高温结构陶瓷透明陶瓷压电陶瓷超导陶瓷新型陶瓷Si3N4等SiC锆酸盐等钛酸盐氧化钇

等氧化铝学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈新型陶瓷材料碳纳米材料

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。金刚石石墨富勒烯C60碳纳米管石墨烯碳元素的同素异形体学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈新型陶瓷材料碳纳米材料

富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，其中的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。

碳纳米管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。碳纳米管的比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能，可用于生产复合材料、电池和传感器等。学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈新型陶瓷材料

石墨烯是只有一个碳原子直径厚度的单层石墨，其独特的结构使其电阻率低、热导率高，具有很高的强度。作为一种具有优异性能的新型材料，石墨烯在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入。学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈新型陶瓷材料类别传统无机非金属材料新型无机非金属材料主要成分硅酸盐不一定是硅酸盐主要特性抗腐蚀、耐高温、质脆、经不起热冲击大都强度高、硬度大、耐高温，另外还具有一定的电学特性、光学特性和生物功能等传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈知识建构新型无机非金属材料晶体硅二氧化硅新型陶瓷石墨烯碳纳米管性能：导电性介于导体和绝缘体之间用途：半导体材料、计算机芯片、太阳能电池等性能：性质稳定，透光性好用途：光导纤维、玻璃仪器、装饰品学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈知识建构H2O+CO2/HClSiNa2SiO3SiO2H2SiO3O2/△F2Na2O、NaOHNaOH物质类别化合价单质氧化物盐含氧酸0+4酸碱转化氧化还原转化Na2CO3C/高温SiF4HFHFNaOHSiCl4Cl2H2氯化物△SiHCl3HClH2+2学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈1.下列关于硅的说法不正确的是（

）A．硅是非金属元素，但它的单质是灰黑色有金属光泽的固体B．硅的导电性能介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料C．硅的化学性质不活泼，常温下不与任何物质起反应D．当加热到一定程度时，硅能与氧气、氢气等非金属反应C学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈2.指出下列反应中二氧化硅主要表现的化学性质或作用（只选一个）。(1)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O（）(2)SiO2+Na2CO3===Na2SiO3

+CO2↑（）(3)SiO2+2C===Si+2CO↑（）(4)SiO2+3C===SiC+2CO↑（）(5)SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O（）A．作为玻璃的成分被消耗而使玻璃被腐蚀

B．氧化性C．酸性氧化物的通性

D．将挥发性的酸酐从其盐中“置换”出来E．未参加氧化还原反应CDBEA高温高温高温学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈3.芯片是中美经贸摩擦的焦点之一、制造芯片的高纯硅可以用下述方法制取(反应条件略)，下列说法错误的是（

）A．SiCl4中Si的化合价为+4B．制造芯片的高纯硅具有一定导电性C．反应①、②、③均为氧化还原反应D．SiO2既能与碱溶液反应又能与酸溶液反应，SiO2是两性氧化物D学习目标课程标准情境导入教学进程知识建构检测反馈4.有些