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

 

【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

(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。