第五章 第三节 无机非金属材料 第一课时 课件 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

无机非金属材料 【知识要点】 1、通过查阅资料，了解传统无机非金属的原料、成分，认识无机非金属材料在生产中的应用。 2、通过硅、二氧化硅的结构及性质的学习，认识硅单质、二氧化硅在生产中的应用 知识导航 无机非金属材料 硅酸盐材料 新型无机材料 陶瓷 水泥 玻璃 硅和二氧化硅 新型陶瓷 碳纳米材料 硅酸盐的结构 在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如右图所示每个Si结合4个O，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，每个O为两个四面体所共有与2个Si相结合。硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水化学性质稳定、耐腐蚀等特点。 右图 陶瓷 陶瓷是以黏土(含水的铝硅酸盐)为原料，经过高温烧结而成，发生了复杂的物理变化和化学反应 如今广泛用于生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、清洁卫生 玻璃 普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3、SiO2,它是以纯碱、石灰石和石英砂为原料，经过复杂的物理和化学变化而制的。 CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑ ▲ Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑ ▲ 水泥 水泥的生产以黏土和石灰石为主要原料。用于制造混凝土 加入石膏可以调节水泥硬化速率 硅和二氧化硅 硅元素的存在 硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于氧，在地壳中含量居第二位。 硅是一种亲氧元素，其在自然界中总是与氧相互化合，自然界中以化合态形式存在。二氧化硅是硅最重要的化合物硅原子和碳原子最外层电子数为4个，它们既难失去电子，也难得到电子，其中碳是构成有机物的主要元素，硅是构成岩石与许多矿物的基本元素 高纯硅的制备 石英砂 粗硅 SiHCl3 高纯硅 1800—2000℃ 300℃ 1100℃ 1、SiO2+2C==Si+2CO↑ 2、Si+3HCl==SiHCl3(液态)+H2 3、SiHCl3+H2==Si+3HCl 硅的用途： 计算机芯片、 太阳能电池、 良好的半导体材料 高温 高温 二氧化硅 SiO2是硅的重要化合物，天然二氧化硅称为硅石，约占地壳质量的12％。沙子、水晶、玛瑙、石英的主要成分是SiO2 二氧化硅晶体中Si和O按1：2的比例组成成立体网状结构的晶体，二氧化硅的网状结构决定了它的熔点高，硬度大，不导电，不溶于水，化学性质稳定。 SiO2的化学性质 1、不与水、一般的酸反应 2、具有酸性氧化物的通性 二氧化硅是酸性氧化物 与强碱反应(NaOH) 与碱性氧化物反应(Na2O) SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O SiO2+Na2O==Na2SiO3 高温 SiO2的化学性质 与碳酸盐反应 CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑ ▲ Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑ ▲ 弱氧化性：SiO2+2C==Si+2CO↑ 特例：SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O 酸只有氢氟酸能与二氧化硅反应 高温 硅酸盐 硅氧四面体结构的特殊性，决定了硅酸盐材料大多具有硬度高、熔点高、难溶于水化学性质稳定、耐腐蚀等特点。 硅 酸 钠 物理性质： 硅酸钠是白色固体，易溶于水，俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的黏合剂和木材防火剂 Na2SiO3 硅酸钠的化学性质 硅酸钠的化学性质稳定，不能燃烧，不易被腐蚀，热稳定性好。 1、与酸反应 Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3(胶体) 2、与CO2反应 Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3(胶体) 硅胶 硅胶是唯一难溶于水的酸 碳酸的酸性强于硅酸 小组讨论 1、 为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶要用橡胶塞而不能用玻璃塞（玻璃塞中含有SiO2） 2、实验室能否用玻璃瓶存放HF? C $