5.3无机非金属材料（教师用书）-2022-2023学年新教材高中化学必修第二册【正禾一本通】同步课堂高效讲义（人教版2019）

第三节　无机非金属材料 课程标准 核心素养 1.了解水泥、玻璃、陶瓷生产的原理，主要性能和用途。 2．了解几种新型无机非金属材料。了解并掌握硅、二氧化硅的性质，了解二者在生产、生活中的应用。 3．认识化学在现代社会、现代科技中的重要作用 1.从物质组成和产品性能上了解硅酸盐，培养“宏观辨识与社会责任”的核心素养。 2．认识材料对生产、生活的影响，以及材料对人类文明的推动作用，认识化学科学对新材料研发的重要作用，感受化学对社会发展和人类生活的巨大贡献，培养“科学态度与社会责任”的核心素养 　高效导学01步　预习新知，落实必备知识 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、硅酸盐材料 1．无机非金属材料 无机非金属材料一般含有硅、氧元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 2．硅酸盐材料 (1)结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接。其结构示意图为 (2)特点 硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 (3)常见硅酸盐材料 产品 原料 主要设备 主要成分 用途 陶瓷 黏土 陶瓷窑 硅酸盐 建筑材料、绝缘材料、日用器皿等 玻璃 (普通) 纯碱、石灰石、石英砂 玻璃窑 Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 建筑材料、光学仪器、各种器皿等 水泥 石灰石、黏土、适量石膏 水泥 回转窑 硅酸盐 建筑和水利工程 二、新型无机非金属材料 1．硅和二氧化硅 (1)硅元素的存在与结构 含量 存在形态 原子结构 示意图 周期表 中位置 地壳中居第二位 氧化物和硅酸盐 第三周期、 第ⅣA族 (2)硅的导电性 硅单质导电性介于导体与绝缘体之间，是重要的半导体材料。 (3)单质硅的制备与提纯 其中涉及的主要化学反应： ①SiO2＋2CSi＋2CO↑； ②Si＋3HClSiHCl3＋H2； ③SiHCl3＋H2Si＋3HCl。 (4)硅和二氧化硅的用途 ①高纯硅：制造芯片和硅太阳能电池。 ②二氧化硅：生产光导纤维。 2．新型陶瓷 类型 组成 主要性能 应用 金刚砂 SiC 硬度很大、高温抗氧化性能优异 砂纸和砂轮的磨料、耐高温结构材料和耐高温半导体材料等 高温结构 陶瓷 碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物 耐高温、抗氧化、耐磨蚀 火箭发动机、汽车发动机、高温电极材料等 压电陶瓷 钛酸盐和锆酸盐 能实现机械能与电能的相互转化 滤波器、扬声器、超声波探伤器、点火器等 透明陶瓷 氧化铝、氧化钇或氮化铝、氟化钙 光学性能优异、耐高温、绝缘性好 高压钠灯、激光器、高温探测窗等 超导陶瓷 — 在某一临界温度下电阻为零，具有超导性 电力、交通、医疗等领域 3.碳纳米材料 物质 结构特点 应用 富勒烯 由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，如C60 开启碳纳米材料研究和应用的新时代 碳纳 米管 由石墨片层卷成的管状物，具有纳米尺度的直径 用于生产复合材料、电池和传感器等 石墨烯 只有一个碳原子直径厚度的单层石墨 应用于光电器件、超级电容器、电池和复合材料等 【基础判一判】 1．制水泥、玻璃的共同原料是石灰石(√) 2．传统无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃的主要成分是硅酸盐(√) 3．硅是光导纤维的主要成分，二氧化硅是太阳能电池板的主要成分(×) 4．碳化硅和氮化硅是两种新型材料(√) 5．粗硅制备反应为SiO2＋CSi＋CO2↑(×) 【知识理一理】 　高效导学02步　课堂探究，培优关键能力 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 突破点 | 硅及其化合物的性质和转化 【要点培优】 1．单质硅的化学性质 (1)加热时与O2、Cl2、C等反应 Si＋O2SiO2 Si＋2Cl2SiCl4 Si＋CSiC (2)硅单质的特殊性 ①非金属单质跟碱液作用一般无H2放出，但Si与碱液作用却放出H2：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑； ②非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑； ③非金属单质大多为非导体，但Si为半导体。 2．含硅化合物的化学性质 (1)SiO2 [点拨]SiO2是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接与水作用制备H2SiO3；无机酸一般易溶于水，但H2SiO3难溶于水。 (2)因H2CO3的酸性大于H2SiO3，所以在Na2SiO3溶液中通入CO2能发生反应：Na2SiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，但在高温下SiO2＋Na2CO3Na2SiO3＋CO2↑也能发生。 3．硅及其化合物的转化 发生反