无机非金属材料+课件+2025-2026学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

5.3无机非金属材料

金属材料（金属/合金）材料无机非金属材料有机高分子材料复合材料传统无机非金属材料新型无机非金属材料(以硅酸盐材料为主)思+议：1、硅在自然界中存在形式是？原子结构示意图？2、硅酸盐中，硅、氧元素构成的空间结构是什么？3、硅酸盐的一般物理性质有哪些通性？4、传统无机非金属材料有哪些？5、陶瓷、玻璃、水泥的主要成分什么？原料是什么？

6、请根据“玻璃的原料和成分”，写出相关的化学反应方程式。7、新型无机非金属材料有哪些？8、高纯硅的制备流程是什么？硅、二氧化硅有哪些用途？9、课本25页，将3.4题化学反应式写在21页空白处。10、硅会和氢氧化钠溶液反应，产生氢气和硅酸盐，写出反应式。11、Si与HF反应生成SiF4和气体，写出反应式。12、新型陶瓷有哪些？碳纳米材料有哪些？一、传统无机非金属材料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。硅酸盐的物理性质：多数具有

等特点。硬度高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀硅酸盐（1）定义：由Si、O、金属（铝、铁、钙、镁、钾、钠等）

元素组成的化合物的总称。（2）书

写用盐的化学式表示，如Na2SiO3用氧化物形式表示，如Na2O·SiO2写成氧化物的原则：x金属氧化物·ySiO2·zH2O注意事项：①元素化合价不变②原子比例不变③多种金属同时存在，活泼的写在前面思考1：CaSiO3用氧化物形式如何表示？钠长石(NaAlSi3O8)呢？CaO·

SiO2Na2O·Al2O3·6SiO2一、传统无机非金属材料---陶瓷陶瓷原料历史应用黏土

(含水的铝硅酸盐)高温烧结china瓷都

生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等新石器时代就能烧制唐宋时期达到鼎盛：唐三彩一、传统无机非金属材料---玻璃玻璃成分原料原理应用Na2SiO3、CaSiO3、SiO2纯碱、石灰石和石英砂含铅的光学玻璃，加硼酸盐制实验室玻璃仪器，加金属氧化物得彩色玻璃SiO2Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑高温CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑高温生产建筑材料、光学仪器，各种器皿制造玻璃纤维用于高强度复合材料等一、传统无机非金属材料---水泥水泥原料石膏条件水泥回转窑中高温煅烧水泥、沙子、碎石和水混合制作混凝土应用调节水泥硬化速率黏土、石灰石一、传统无机非金属材料小结产品原料设备主要成分性能用途陶瓷陶瓷窑耐高温、硬度大、耐腐蚀、性质稳定玻璃透光性好、硬度大、无固定熔点水泥遇水逐渐变硬(水硬性)硬化后性质稳定黏土黏土、石灰石、适量石膏玻璃窑水泥回转窑含水的铝硅酸盐Na2SiO3、CaSiO3、SiO2建筑材料、日用器皿、卫生洁具等建筑材料、各种器皿、光学仪器等用于建筑和水利工程纯碱、石灰石、

石英砂2.常见的硅酸盐材料二、新型无机非金属材料新型无机非金属材料：满足科技发展的需要，应用于高端领域，含有硅、碳、氮等元素二、新型无机非金属材料第三周期、第ⅣA族+16284(1)硅1.硅和二氧化硅①硅的含量：在地壳中，硅的含量排第二。硅是一种亲氧元素（无游离态），硅在自然界存在形式是：

。硅酸盐氧化物(如：水晶、玛瑙、石英)(如：地壳中大多数矿物)硅单质硅，金属光泽的灰黑色固体，熔沸点高、硬度大、有脆性，导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料，高纯度硅广泛应用于信息技术和新能源技术等领域。拓展：金刚石和晶体硅的结构相似。在晶体中，每个碳硅原子都以共价键与相邻4个碳（硅）原子结合，形成正四面体的立体网状。所以，金刚石和晶体硅的熔沸点都很高，硬度也很大。硅单质化学性质加热Si+O2

===SiO2加热Si+Cl2===SiCl4高温Si+C===SiC(金刚砂)Si+2F2===SiF4Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑Si+4HF===SiF4↑+2H2↑(与唯一酸反应)①常温下化学性质不活泼，只能跟F2、HF、NaOH等溶液反应。②在加热条件下，单质硅能与Cl2、O2、C等非金属单质反应。制取硅单质①SiO2+2CSi+2CO↑18000C~20000C②Si+3HClSiHCl3+H23000C③SiHCl3+H2Si+3HCl11000C高温SiO2+2C===Si+2CO↑(1)粗硅的制取注意产物不是CO2(2)高纯硅的制取二氧化硅沙子纯净的二氧化硅无色透明SiO2玛瑙石英砂水晶二氧化硅⑴存在形式硅藻土石英、水晶、玛瑙、沙子结晶形：无定形：统称硅石空间构型：硅氧四面体（空间网状）熔沸点高、硬度大、不溶于水⑵物理性质SiO2是二氧化硅的化学式(表示组成)而不是分子式，没有SiO2分子，它是原子晶体

P25课后习题3：氢氟酸是HF的水溶液，与SiO2反应生成SiF4和水，写出反应式。

课后习题4：SiO2是一种酸性氧化物，与强碱溶液反应。如和氢氧化钠反应生成

Na2SiO3和水。写出反应式。二氧化硅①酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性a.

SiO2

不溶于水，不与水反应b.SiO2

可与碱性氧化物反应SiO2+CaO

CaSiO3高温c.SiO2

可与强碱反应SiO2

+2NaOH

Na2SiO3

+H2O③特性：SiO2

可与氢氟酸（HF）反应SiO2+4HFSiF4↑+2H2O(3)化学性质②弱氧化性：SiO2+2C===Si+2CO↑高温俗称：泡花碱二、新型无机非金属材料硅芯片硅太阳能电池板光导纤维(SiO2)(3)硅和二氧化硅的用途①高纯硅用于制造芯片和硅太阳能电池。②二氧化硅用于生产光导纤维。2、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。分类举例或用途高温结构陶瓷氮化硅(Si3N4)陶瓷、碳化硅(SiC)陶瓷压电陶瓷以钛酸钡(BaTiO3)和钛酸铅(PbTiO3)等为主要成分透明陶瓷

氧化铝(Al2O3)、氧化钇(Y2O3)等氧化物透明陶瓷和氮化铝（AlN)、氟化钙(CaF2)等非氧化物透明陶瓷超导陶瓷用于电力

交通

医疗等领域思考：SiC可以用二氧化硅和焦炭高温反应制备，请写出反应式。SiO2+3C=SiC+2CO高温二、新型无机非金属材料纳米汽车富勒烯包括富勒烯、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3.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，如C60，可制碳纳米材料。二、新型无机非金属材料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。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。二、新型无机非金属材料石墨烯电池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。其在光电器件、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。3、新型陶瓷1、单晶硅2、光导纤维(SiO2)高温结构陶瓷(SiC、Si3N4)压电陶瓷透明陶瓷超导陶瓷4、碳纳米材料：富勒烯、碳纳米管、石墨烯等新型无机非金属材料新型无机非金属材料补充---硅胶硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶，称为“硅胶”。蓝色硅胶干燥剂（氯化钴）橙色硅胶干燥剂（甲基紫）硅胶：可作干燥剂和催化剂的载体。硅酸（H2SiO3）物理性质

颜色：白色

状态：胶状固体

溶解性：不溶于水硅酸（H2SiO3）的化学性质弱酸性：(酸性：HCl>H2CO3>H2SiO3)如何制备H2SiO3提示：强酸制弱酸Na2SiO3+2HCl=2NaCl

+H2SiO3↓Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3

↓不能使指示剂变色不稳定性：（受热易分解）H2SiO3H2O+SiO2加热补充---硅酸钠1.性质制备硅胶、木材防火剂、肥皂填充剂、黏胶剂相对稳定、不能燃烧、不易被腐蚀，水溶液有黏性Na2SiO3水溶液俗称：水玻璃2.用途Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3(胶体)＋Na2CO3判断：(1)硅晶体是生产芯片的基础原料。(

)(2)生产光导纤维的原理是二氧化硅。（

)(3)二氧化硅是酸性氧化物，只能和碱反应，不与酸反应。(

)(4)磨口玻璃塞试剂瓶不能盛放烧碱溶液，但能盛放氢氟酸。(

)(5)金刚砂和金刚石结构类似，互为同素异形体。(

)(6)富勒烯和石墨完全燃烧的产物都是二氧化碳。（

）(7)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(

)(8)因为Na2CO3＋SiO2Na2SiO3＋CO2↑，

所以硅酸的酸性比碳酸强(

)√√×××√××课堂小练判断正误(1)晶体硅熔点高、硬度大，故可用作半导体材料(

)(2)石英砂可用于生产单晶硅(

)(3)二氧化硅是酸性氧化物，所以能溶于水且可与水反应(

)(4)

碳化硅硬度很大，可用作砂纸和砂轮的磨料

(

)(5)向硅酸钠溶液中通入适量CO2，出现白色沉淀，证明碳的非金属性强于硅(

)×√×√√(6)水泥与玻璃的共同原料是石灰石，水泥与陶瓷的共同原料是黏土(

)√课堂小练(2022·杭州高一检测)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酸C．因为高温时二氧化硅与碳酸钠反应放出二氧化碳，所以硅酸酸性比碳酸强D．水晶是比较纯净的二氧化硅，沙子的主要成分是硅酸盐不溶于水硅酸的酸性比碳酸的弱二氧化硅B【例2】高纯度晶硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料。它的发现和使用曾引起计算机的一场“革命”。它可以按下列方法制备：下列说法不正确的是()A.步骤①的化学方程式：SiO2＋CSi＋CO2↑B.步骤①中每生成1molSi，转移4mol电子C.步骤③中的反应为氧化还原反应D.高纯硅是制造太阳能电池的常用材料A高温D4.能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是（）A．CO2溶于水形成碳酸，