5.3.2 硅及其化合物（教学课件）-【上好课】2022-2023学年高二化学同步备课系列（人教版2019必修2）

第五章 第2课时 新型无机非金属材料 第3节 无机非金属材料 人教版 高一年级 必修二 Part 01 硅和二氧化硅 Part 02 新型陶瓷 Part 03 碳纳米材料 CONTENTS 目录 致老师和同学们： ①由于ppt含较多高质量素材和视频，故资源比较大 ②所用视频均内嵌在ppt中，不需要另外下载。本节共有7个视频， 根据需要选择即时播放。 视频清单 ①孙悟空是硅生物 ②玻璃刻蚀 ③光纤通信 ④粗硅提纯 ⑤芯片制作 ⑥三体 素养目标 宏观辨识和微观探析 通过对硅及化合物的学习培养学生论据推理与模型认知的化学核心素养。 科学探究和社会责任 结合身边的生活用品、电子产品、建筑物等用到的无机非金属材料，感受化学就在身边，化学材料作用巨大，提高学生努力学习化学、投身国家建设的社会责任感。 新课导入 一些材料含碳、氮等其他元素，在航天、能源和医疗等领域广泛应用。 随着科学技术的发展，无机非金属材料突破了传统的硅酸盐体系，一系列新型无机非金属材料相继问世。 高纯度的含硅元素的材料：单晶硅、二氧化硅等，具有特殊的光学和电学性能，是现代信息技术的基础材料。 氮化硅陶瓷 新课导入 新型无机非金属材料具有的特性 ① 承受高温，强度高。 ② 具有光学特性。 ③ 具有电学特性。 ④ 具有生物功能。 碳化硅金刚石切割片 二氧化硅光导纤维 硅芯片 输送药物的纳米材料 新课导入 Part 01 硅和二氧化硅 PART 01 硅的存在形式 硅是一种亲氧元素 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 在地壳中的含量位居第二，仅次于氧元素 硅和二氧化硅 O Si 01 从硅在自然界中的存在，你能看出二氧化硅具有哪些物理性质吗？ 【思考】 SiO2是一种难溶于水的非金属氧化物，硬度大，熔点高 SiO2有结晶态（如玛瑙、沙子、石英等）和无定形态（如硅藻土）两种，统称为硅石 硅和二氧化硅 01 从二氧化硅的物理性质，结合硅在元素周期表中的位置，你能预测二氧化硅的空间结构吗？ 二氧化硅的结构和硅酸盐相同，都是硅氧四面体结构：一个硅连接四个氧，一个氧连接两个硅，故化学式为SiO2 1molSiO2含有多少硅氧键？ 以硅为研究对象，1molSiO2含有1mol硅原子，1mol硅原子会形成4mol硅氧键 【思考】 硅和二氧化硅 01 相同点 碳和硅位于同一主族，探究二氧化碳和二氧化硅的化学性质有什么相同点和不同点 【活动】 酸性氧化物 与强碱溶液反应： 与碱性氧化物反应： SiO2 ＋ 2NaOH Na2SiO3 ＋H2O 硅酸钠（粘合性） SiO2＋ CaO CaSiO3 高温 二氧化硅是硅酸的酸酐，但是二氧化硅不能与水反应生成硅酸 【注意】 硅和二氧化硅 01 弱氧化性 （制粗硅） SiO2 + 2C Si + 2CO↑ 高温 硅和二氧化硅 不能；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。由于该反应有CO 脱离体系，促进反应进行。 【思考】 由此反应能否说明碳的还原性大于硅？ 01 （在玻璃上雕花刻字） 特性 HF是唯一能与SiO2反应的酸 【注意】 硅和二氧化硅 SiO2 ＋ 4HF SiF4↑＋ 2H2O 01 SiO2用途 ①沙子是基本的建筑材料； ②纯净的SiO2是光学和光纤制品的基本原料； ③水晶、石英和玛瑙可制作饰品和工艺品； ④水晶用来制造电子工业中的重要部件。 硅和二氧化硅 光导纤维能导电吗？ 【思考】 01 观看视频，了解光纤通信的原理 【活动】 光纤通信的原理：光在二氧化硅形成的光密介质中全反射传递信息。故光导纤维的通信具有容量大，抗干扰性能好，传输的信号不易衰减，能有效提高通信效率。 硅和二氧化硅 01 盛放酸性和氧化性溶液的试剂瓶不能用橡胶塞，盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，为什么？ 【思考】 酸性和氧化性溶液会腐蚀橡胶塞，而碱性溶液会与玻璃中的SiO2反应，生成硅酸钠，使试剂瓶与瓶塞粘在一起 加热熔融NaOH和不能使用陶瓷坩埚，石英坩埚和铝坩埚，只能使用铁坩埚，为什么？ 陶瓷和石英的主要成分都含有SiO2，SiO2能与NaOH反应，铝坩埚的主要成分是氧化铝，也能与NaOH反应 硅和二氧化硅 01 SiO2既能与强碱反应，又能与HF反应，SiO2是两性氧化物吗？ 不是，二