5.3 无机非金属材料 学案 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第三节　无机非金属材料 素养要求 1.结合实例认识无机非金属材料的组成、性能与应用之间的联系。 2．结合真实情境中的应用实例，了解硅酸盐、硅和二氧化硅的主要性质。 3．通过新型无机非金属材料的学习，认识新型无机非金属材料在生产中的应用。 一、硅酸盐材料 1．硅酸盐的组成和性质 从组成上看，无机非金属材料多含有__________、________等元素，具有________________等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 特别提示　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、难溶于水、耐高温、耐腐蚀等特点。 硅氧四面体的结构示意图 2．三种常见的硅酸盐产品——传统无机非金属材料 产品 主要原料 主要设备 主要成分 用途 陶瓷 ________(主要成分为含水的________) — ________ 建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等 玻璃 ________、 ________、 ________ 玻璃窑 ________、 ________、 ________ 建筑材料、光学仪器、各种器皿、高强度复合材料等 水泥 ________、 ________ 水泥 回转窑 ________ 建筑材料、水利工程 【学而思】 根据制备玻璃的原料(纯碱、石灰石、石英砂)和玻璃的成分(Na2SiO3、CaSiO3和SiO2)，写出制备玻璃的化学方程式。 纯碱＋石英→Na2SiO3：_____________________。 石灰石＋石英→CaSiO3：________________________________________。 二、新型无机非金属材料 1．硅 (1)硅的存在、结构、应用 第____族单质硅是应用最为广泛的________材料。 (2)高纯硅的制备 其中涉及的主要化学反应为 ①________________________________________________________________________ ②________________________________________________________________________ ③________________________________________________________________________ (3)化学性质 ①常温下，硅的化学性质不活泼，只与F2、HF(氢氟酸)、强碱(如NaOH)溶液反应。 Si＋____F2===____，Si＋____HF===________， Si＋2NaOH＋H2O===__________。 ②加热条件下和某些非金属单质(如O2、Cl2)发生反应。 Si＋O2________。 (4)用途 ①半导体材料，如________等。 ②新型能源，如________等。 2．二氧化硅 (1)存在 水晶、玛瑙、光导纤维的主要成分是________。 (2)结构 SiO2晶体是____空间网状结构，每个Si结合____个O，每个O结合____个Si，N(Si)∶N(O)＝____ Ｋ　 二氧化硅晶体的结构模型图 (3)物理性质 熔点 硬度 溶解性 ____ ____ ____于水 (4)化学性质 (5)用途 建筑材料、______纤维(主要成分______)、______坩埚、饰物和工艺品。 3．新型陶瓷 4．碳纳米材料 碳纳米材料在能源、________、医药等领域有着广阔的前景。 【学而思】 1.教材中描述“工业制备高纯硅的原理示意图”。能否通过反应SiO2＋2CSi＋2CO↑，证明C、Si的非金属性强弱？ 2．写出下列物质主要化学成分的化学式或名称。 (1)刚玉：___________________________； (2)石英钟：___________________________； (3)硅太阳能电池：___________________________； (4)水晶镜片：___________________________； (5)门窗玻璃：___________________________； [即时练] 　 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)硅元素在自然界中既有化合态，又有游离态。(　　) (2)SiO2是酸性氧化物，与任何酸都不能发生反应。(　　) (3)利用石英坩锅可熔融NaOH固体。(　　) (4)SiO2晶体是由SiO2分子直接组成的。(　　)